(57)【要約】【課題】本発明は、原料気体にフッ素化合物等のように反応性の高いものを用いた場合でも、複種の原料気体を熱反応させて、連続的に機能性気体の生産させることが可能な方法を提供することを課題とする。【解決手段】    本発明の機能性気体を連続的に得る方法は、複種の原料ガスを反応させて機能性気体を連続的に得る方法であり、該方法は、  複種の原料ガスを外壁が加熱された筒体内へ導入する工程  筒体内へ導入された原料ガス及び反応生成ガスが筒体内を上流から下流へと移動する工程    筒体内から原料ガスと反応生成ガスを取り出す工程を有し、前記移動する工程にて、原料ガス及び反応生成ガスが筒体の内壁面から反対方向の内壁面へと向かいながら筒体内の上流から下流へと移動することを特徴としている。【選択図】図２
2010094572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複種の原料ガスを反応させて機能性気体を連続的に得る方法であり、該方法は、
複種の原料ガスを外壁が加熱された筒体内へ導入する工程
筒体内へ導入された原料ガス及び反応生成ガスが筒体内を上流から下流へと移動する工程
筒体内から原料ガスと反応生成ガスを取り出す工程
を有し、前記移動する工程にて、原料ガス及び反応生成ガスが筒体の内壁面から反対方向の内壁面へと向かいながら筒体内の上流から下流へと移動することを特徴とする機能性気体を連続的に得る方法。
【請求項２】
内壁面と、その反対方向の内壁面の双方から略垂直にリブが形成され、
該リブは筒体内の上流から下流に向けて複数形成され、
内壁面から形成されるリブと、反対方向の内壁面から形成されるリブとは交互に配置したもの
とすることで前記移動する工程にて、原料ガス及び反応生成ガスが筒体の内壁面から反対方向の内壁面へと向かいながら筒体内の上流から下流へと移動することを特徴とする請求項１に記載の機能性気体を連続的に得る方法。
【請求項３】
各リブの面積は、筒の内径部の面積の５０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の機能性気体を連続的に得る方法。
【請求項４】
リブとそれと隣に配置されたリブとの距離が筒体の内径の１／５以上、筒体の内径以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の機能性気体を連続的に得る方法。
【請求項５】
筒体の端部は封止されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の機能性気体を連続的に得る方法。
【請求項６】
複種の原料ガスを反応させて機能性気体を連続的に得るための装置であり、該装置は、
複種の原料ガスを外壁が加熱された筒体内へ導入する部位
筒体内へ導入された原料ガス及び反応生成ガスを筒体内の上流から下流へと移動させる部位
筒体内から原料ガスと反応生成ガスを取り出す部位
を有し、
前記移動させる部位にて、原料ガス及び反応生成ガスが筒体の内壁面から反対方向の内壁面へと向かいながら筒体内の上流から下流へと移動するために、内壁面と、反対方向の内壁面の双方から略垂直方向にリブが形成され、
該リブは筒体内の上流から下流に向けて複数形成され、
内壁面から形成されるリブと、反対方向の内壁面から形成されるリブとは交互に隣接したもの
であることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複種の原料ガスを反応させて、エッチングガス、クリーニングガス、薄膜形成のための原料ガス等の機能性気体を連続的に得る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱された内部空間に原料気体を通じて、熱反応により原料気体を反応させて、機能性気体等の機能性材料の製造がなされている。機能性材料生産の効率化のためには、内部空間に原料気体を通じ続け、内部空間を原料気体が熱反応を起こしつつ、反応生成物が上流から下流へと移動し、反応生成物が内部空間から取り出される必要がある。
【０００３】
該プロセスの効率化の一つのポイントに、内部空間に導入された原料気体を均一に加熱することがある。例えば、特許文献１では、水素が導入される石炭直接液化連続反応装置において、装置規模の拡大時の熱効率の改善のために、反応装置を構成する筒内の中心軸にヒートコイルを設置する方式を開示している。
【特許文献１】特開平１０−５３７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
原料気体がフッ素化合物等のように反応性の高いものの場合、例えば、特許文献１のように筒内に加熱機構を設ける方式では、加熱機構の劣化が激しいという問題が生じる。特に熱反応によって、複種の原料気体を反応させるプロセスでは顕著となる。
【０００５】
本発明は、原料気体にフッ素化合物等のように反応性の高いものを用いた場合でも、複種の原料気体を熱反応させて、連続的に機能性気体の生産させることが可能な方法を提供することを課題とする。尚、本発明での「連続的」とは、技術手段の作動中に、原料を切れ目なく導入して、反応を起こし機能性気体を生じせしめることを意味している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の機能性気体を連続的に得る方法は、複種の原料ガスを反応させて機能性気体を連続的に得る方法であり、該方法は、
複種の原料ガスを外壁が加熱された筒体内へ導入する工程
筒体内へ導入された原料ガス及び反応生成ガスが筒体内を上流から下流へと移動する工程
筒体内から原料ガスと反応生成ガスを取り出す工程
を有し、前記移動する工程にて、原料ガス及び反応生成ガスが筒体の内壁面から反対方向の内壁面へと向かいながら筒体内の上流から下流へと移動することを特徴としている。そして、前記３つの工程が切れ目なく続くことにより反応生成ガス、すなわち機能性気体が連続的に得られる。
【０００７】
複種の原料ガスが導入される筒体の外壁を加熱されたものとしているので、筒内の内部が所望の温度より低かったとしても、筒体は外壁が加熱されていることから筒内壁面も加熱された状態にあるので、原料ガスが内壁面に接触したときや内壁面近傍にあるときに熱反応によって複種の原料ガスが反応し、反応生成ガスが生じる。
【０００８】
また、本発明では、原料ガスが内壁面へ接触又は内壁面近傍を通過することをしやすくするために、内壁面と、この内壁面とは反対方向にある内壁面の双方から略垂直にリブが形成され、
該リブは筒体内の上流から下流に向けて複数形成され、
内壁面から形成されるリブと、反対方向の内壁面から形成されるリブとは交互に配置したもの
とすることで前記移動する工程（筒体内へ導入された原料ガス及び反応生成ガスが筒体内を上流から下流へと移動する工程）にて、原料ガス及び反応生成ガスが筒体の内壁面から反対方向の内壁面へと向かいながら筒体内の上流から下流へと移動する。
【０００９】
筒内に前記したように設置されたリブは、原料ガス及び反応生成ガスが筒体の内壁面から反対方向の内壁面へと向かいながら筒体内の上流から下流へと移動することを生じやすくさせる。また、筒体の外壁が加熱に伴い、リブの加熱されることとなるので、原料ガスがリブに沿って流れる際にも効率的に熱反応が生じ、反応生成ガスが生じる効果も生じ好ましい。
【００１０】
さらに本発明の機能性気体を連続的に得るための装置は、複種の原料ガスを反応させて機能性気体を連続的に得るためのものであり、
複種の原料ガスを外壁が加熱された筒体内へ導入する部位
筒体内へ導入された原料ガス及び反応生成ガスを筒体内の上流から下流へと移動させる部位
筒体内から原料ガスと反応生成ガスを取り出す部位
を有し、
前記移動させる部位にて、原料ガス及び反応生成ガスが筒体の内壁面から反対方向の内壁面へと向かいながら筒体内の上流から下流へと移動するために、内壁面と、反対方向の内壁面の双方から略垂直方向にリブが形成され、
該リブは筒体内の上流から下流に向けて複数形成され、
内壁面から形成されるリブと、反対方向の内壁面から形成されるリブとは交互に隣接したもの
であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の好適な態様では、原料気体を反応系に切れ目なく導入して、反応を起こして機能性気体を生じせしめることを可能とする。そして、筒体内の内壁が外壁の加熱を通じて加熱された状態にあるので、原料気体が内壁面へ接触時又は内壁面の近傍を通過した時に原料気体が確実に熱せられるので、反応を効率的に行え、反応装置の大サイズ化にも容易に対応できる。また、加熱のためのヒーター等を原料気体の熱反応が生じる系内に設けなくてもよいので、装置のメンテナンスも容易であるし、原料気体にフッ素化合物等のように反応性の高いものを用いた場合でも、複種の原料気体を熱反応させて、連続的に機能性気体の長時間生産させることも容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の機能性気体を連続的に得る方法に、好適に用いられる装置を図面を用いて説明する。図１は、本発明で好適に用いられる装置１の要部の斜視図、図２は図１に示した装置１の斜視図中で示したａｂ−ａ’ｂ’の断面図、図３は図２に示した装置１の断面図中で示したｃ−ｃ’の断面図を示す。
【００１３】
気体導入口２から導入された原料気体は、筒体状の装置１の筒体内９を、反応生成物を生じながら上流から下流へと流れる。そして、反応生成物は気体取出口３から取り出される。気体取出口３は、未反応の原料気体も取り出されることもある。
【００１４】
装置１内では、気体はリブ４の存在によって、図２に図示したように筒体の内壁面６ｂから反対方向の内壁面６ｃへと向かいながら筒体内の上流から下流へと移動する。図２の態様では、筒体内９の下流域に筒体内９を封止する板材８が設けられ、該板材８に沿って気体が流れ、気体取出口３から反応生成物等が取り出されているが、筒体内の最下流域から反応生成物等を取り出す態様としてもよい。
【００１５】
前記リブ４は、図２のように筒体内９の上流から下流に向けて複数形成され、内壁面６ｂから略垂直に形成されるリブ４と、反対方向の内壁面６ｃから略垂直に形成されるリブ４とは交互に配置されることが好ましい。このようにリブ４を配置することで、筒体内９を流れる気体が、内壁面６ｂから内壁面６ｃに向かって筒体内の上流側から下流側へと流れやすくなる。また、筒体内９に配置されるリブの数は、装置１の大きさや、原料気体の種類により適宜設定される。
【００１６】
内壁面６ａ乃至ｃは、ヒーター７により外壁５を通じて加熱されているので、原料気体は内壁面６ａ乃至ｃに近傍を通過したときや接触したときに確実に加熱された状態となるので、熱反応により原料気体が反応し、反応生成物、すなわち機能性気体が生じる。
【００１７】
また、図２のようにリブ４を設ける態様は、リブ４が伝熱によっても加熱されるので原料気体の熱反応が効率化し好ましい。
【００１８】
ｃ−ｃ’のように装置１の断面をみたときリブ４が筒体内９（図３においては、リブ４とリブ４によって形成される隙間１０の総面積）に占める面積は好ましくは５０％以上、より好ましくは５０〜９５％、さらには好ましくは７５〜８５％とされる。５０％未満では、リブ４によって、内壁面６ｂから内壁面６ｃに向かって筒体内の上流側から下流側へと流れる気体が少なくなりやすい。他方、９５％超では、圧力損失が大きくなる傾向があり、気体が上流側から下流側へとスムーズに流れなくなりやすい。
【００１９】
リブとそれと隣に配置されたリブとの距離は、当該距離が短いと気体の流れがスムーズとならないことがあるので、好ましくは筒体の内径の１／５以上、とされる。また、距離がありすぎると、リブの効果が小さいものとなるので、好ましくは筒体の内径以下とされる。
【００２０】
リブ４および内壁面６ａ乃至ｃに用いる材質は、原料気体にフッ素化合物等のように反応性の高いものを用いる場合は、ニッケルやインコネルのようなニッケル系金属材料が一般に使用されるが、熱的及び化学的に耐性があれば特に限定されない。また、外壁５に用いる材質は、内壁面６ａ乃至ｃと同じ材料でもよいが、耐熱性があれば特に限定されない。
【００２１】
本発明において、反応生成物として得られる機能性気体の例としては、フッ素（Ｆ２）と塩素（Ｃｌ２）を３００℃前後の温度で反応させて得られる三フッ化塩素（ＣｌＦ３）、Ｆ２と臭素（Ｂｒ２）を２００℃前後の温度で反応させて得られる五フッ化臭素（ＢｒＦ５）、Ｆ２とヨウ素（Ｉ２）を２５０℃前後の温度で反応させて得られる七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）等が挙げられる。なお、本発明は、上記した機能性気体の製造に限定されるものではない。  
【実施例】
【００２２】
実施例
１．機能性気体を連続的に得るための装置の準備
該略構造として、図１乃至３に示す要部構造を有する装置１を準備した。筒体の内径は３００ｍｍ、気体導入口２から気体取出口３までの距離は１ｍとした。また、内壁面６ｂから略垂直に形成されるリブ４と、内壁面６ｃから略垂直に形成される隣のリブ４との距離を７５ｍｍとし、上流から下流にかけてリブ４を１３個配置した。さらに、各リブの大きさは、図３でみたときのリブ４の占有面積が８０％となるようにした。そして、  ヒーター７の加熱を開始し、内壁面６ａ乃至ｃの温度が２９０〜３１０℃となるように保持し続けた。
【００２３】
２．機能性気体の連続的合成
気体導入口２から原料気体としてＦ２とＣｌ２を、希釈ガスとしてＮ２をそれぞれ４．５ＳＬＭ、１．５ＳＬＭ、８．５ＳＬＭの速度で導入し続け、気体取出口より反応生成物ＣｌＦ３を機能性気体として２．２５ＳＬＭの速度で連続的に取り出した。
【００２４】
比較例
リブ４を全く設けなかった以外は、実施例１と同様の手順で連続的に反応を行った。機能性気体としてのＣｌＦ３を１．６ＳＬＭの速度でしか連続的に取り出せなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明で好適に用いられる装置の要部の斜視図を示す図である。
【図２】図１に示す装置１で示したａｂ−ａ’ｂ’の断面を示す図である。
【図３】図２に示される装置１の断面図中で示したｃ−ｃ’の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    機能性気体を連続的に得るためにの筒状体を有する装置
２    気体導入口
３    気体取出口
４    リブ
５    外壁
６    内壁面
７    ヒーター
８    封止する板
９    筒体内
【図１】
2010094572.tif 000003
【図２】
2010094572.tif 000004
【図３】
2010094572.tif 000005