(57)【要約】【課題】大風量の排ガスの処理を低コストで行うことができるパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理装置を提供する。【解決手段】パーフルオロコンパウンドガスが希釈ガスで希釈されたパーフルオロコンパウンド系排ガスを除害処理する装置であって、パーフルオロコンパウンド系排ガスから希釈ガスを分離して排気風量を減少する排気風量減少手段２と、排気風量減少手段２で排気風量が減少された排ガス中のパーフルオロコンパウンドガスを除害する除害手段６とを備え、上記排気風量減少手段２は、上記パーフルオロコンパウンドガスを吸着剤に吸着させて希釈ガスを分離することにより排ガスの排気風量を減少するための吸着容器２２Ａ、２２Ｂを使用する。これにより、除害処理装置の処理能力を大きくする必要がなく、大風量の排ガスの処理を低コストで行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーフルオロコンパウンドガスが希釈ガスで希釈されたパーフルオロコンパウンド系排ガスを除害処理する装置であって、
パーフルオロコンパウンド系排ガスから希釈ガスを分離して排気風量を減少する排気風量減少手段と、
排気風量減少手段で排気風量が減少された排ガス中のパーフルオロコンパウンドガスを除害する除害手段とを備え、
上記排気風量減少手段は、上記パーフルオロコンパウンドガスを吸着剤に吸着させて希釈ガスを分離することにより排ガスの排気風量を減少するための吸着容器を使用することを特徴とするパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理装置。
【請求項２】
排気風量減少手段で排気風量が減少された排ガスから所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収する分離回収手段をさらに備え、
上記除害手段は、分離回収手段で回収されなかった種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害する請求項１記載のパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理装置。
【請求項３】
分離回収手段は、メンブレンフィルタによって排ガスから所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収し、
上記除害手段は、メンブレンフィルタで分離回収されなかった種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害する請求項２記載のパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理装置。
【請求項４】
上記排気風量減少手段は、吸着容器内の吸着剤に吸着されたパーフルオロコンパウンドガスを脱着する脱着工程を行い、
上記分離回収手段は、上記脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスからメンブレンフィルタによって所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収する請求項３記載のパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理装置。
【請求項５】
上記脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスについて、流量変動を均一化するように制御してからメンブレンフィルタに送るための流量制御手段を備えている請求項４記載のパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理装置。
【請求項６】
パーフルオロコンパウンドガスが希釈ガスで希釈されたパーフルオロコンパウンド系排ガスを除害処理する方法であって、
パーフルオロコンパウンド系排ガスから希釈ガスを分離して排気風量を減少する排気風量減少工程と、
排気風量減少工程で排気風量が減少された排ガス中のパーフルオロコンパウンドガスを除害する除害工程とを備え、
上記排気風量減少工程は、上記パーフルオロコンパウンドガスを吸着剤に吸着させて希釈ガスを分離することにより排ガスの排気風量を減少するための吸着容器を使用することを特徴とするパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地球温暖化ガスであるパーフルオロコンパウンドを含む工場排ガスを無害化するパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にパーフルオロコンパウンド（ＰＦＣ）と称されるガスは、半導体や液晶などエレクトロニクス分野のドライエッチング工程で使用され、その製造プロセスにおいて極めて重要な材料である。具体的には、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、ヘキサフルオロエタン（Ｃ２Ｆ６）、オクトフルオロプロパン（Ｃ３Ｆ８）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、ジフルオロメタン（ＣＨ２Ｆ２）、ペンタフルオロメタン（Ｃ２ＨＦ５）、テトラフルオロエチレン（Ｃ２Ｆ４）、ヘキサフルオロシクロプロパン（Ｃ３Ｆ６）などがあげられる。
【０００３】
これらのガスは、地球温暖化係数が格段に大きい。二酸化炭素（ＣＯ２）が地球温暖化係数１であるのに対し、例えば、ＣＦ４は５７００、Ｃ２Ｆ６は１１９００、Ｃ３Ｆ８は８６００、ＳＦ６は２２２００である。したがって、半導体や液晶を製造工程で使用されたＰＦＣガスをそのまま大気に放出すると、地球温暖化に対して極めて大きな悪影響を与える。
【０００４】
ＰＦＣガスは、半導体や液晶などの製造に使用された後、１ｖｏｌ％程度の濃度で排出されてくる。半導体用の装置で１ｖｏｌ％未満、液晶用の装置で１ｖｏｌ％強の濃度である。残りはほとんどがＮ２である。また、製造装置内の反応で生成されたハロゲン系のガスが混在していることが多い。
【０００５】
半導体および液晶の製造プロセスで使用されるＰＦＣの種類は、それぞれつぎのようなものである。
半導体の製造プロセスでは、ドライエッチング装置の種類によって、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ６などが利用される。
一方、液晶を代表とするディスプレイの製造プロセスでは、ＣＦ４またはＳＦ６の二種類を使用する場合が多い。
【０００６】
つまり、半導体の製造プロセスからは、多種類のＰＦＣが合計濃度で１ｖｏｌ％未満と比較的薄い濃度で排出される。液晶の製造プロセスからは、１〜２種類のＰＦＣが合計濃度１ｖｏｌ％強と比較的濃い濃度で排出される。
【０００７】
このようなＰＦＣを含むＰＦＣ系の排ガスは、そのまま大気放出できないので、無害化処理を行ったり、回収して再利用に供したりされる。
【０００８】
処理や回収の方法は、ユーザー規模や使用するガス種、投入できるコスト等の事情によって変わってくる。すなわち、使用後のＰＦＣを含む排ガスからＰＦＣやＮ２を回収してリサイクルするのか、それとも不要物として廃棄処理するのかは、上述した諸般の事情で様々な選択が行われているのが実情である。
【０００９】
ＰＦＣ系排ガスを廃棄処理する場合は、一般につぎの５つの除害処理方法のいずれかが行われている。
（１）燃焼除害法、（２）触媒加熱分解除害法、（３）間接加熱分解除害法、（４）プラズマ分解除害法、（５）回収一外部除害処理法／濃縮一除害処理法
【００１０】
それぞれ具体的にはつぎのようなものである。
【００１１】
（１）燃焼除害法
燃焼炉と水シャワーとで構成される。燃焼炉でＰＦＣを分解し、分解ガスを水と反応させ、ＨＦとして水に溶解させて無害化する。燃料にはＬＰＧまたはＬＮＧを使用する。支燃剤としてＯ２を添加する。ＰＦＣ分子内の強い化学結合（Ｃ−Ｆ共有結合）を分解するため、燃焼温度は１０００℃程度の高温を必要とする。
【００１２】
（２）触媒加熱分解除害法
触媒反応器と水シャワーとで構成される。触媒を利用することにより、（１）燃焼除害法よりも低温でＰＦＣを分解するようにしたものである。電気ヒータ等で加熱することができ、燃焼炉を設置しなくてすむ。分解ガスは水と反応させＨＦとして水に溶解させて無害化する。触媒の工夫により、ＰＦＣの分解温度を約６００℃まで低下させることが実現している。
【００１３】
（３）間接加熱分解除害法
ヒータ加熱器と水シャワーとで構成される。わかりやすくいえば、上述した（２）触媒加熱分解除害法における触媒反応器内の触媒を除いた構造である。ＰＦＣの分解温度は１０００℃程度の高温が必要となる。ヒータで高温をつくりだすため、ヒータ寿命が問題となりやすい。反応器の内部や側面にヒータを配置する工夫でヒータの寿命を延ばすことが行われている。
【００１４】
（４）プラズマ分解除害法
プラズマ反応器と水シャワーとで構成される。プラズマでＰＦＣを分解し、分解ガスを水と反応させ、ＨＦとして水に溶解させて無害化する。上述した（３）間接加熱分解除害法に比べてヒータの消費電力が低減する。
【００１５】
（５）濃縮−除害処理法
メンブレンフィルタを使用してＰＦＣを分離回収する。排ガス中の大部分をしめるＮ２や空気を排除し、ＰＦＣを選択的に濃縮する。メンブレンフィルタとしては、ポリスルホン酸を材質としたガラス状ポリマー膜が使用される。分離回収された高濃度のＰＦＣを上述した（１）〜（４）の装置で除害するのが濃縮−除害処理法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−２７７０２８号公報
【特許文献２】特開２００９−６２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところが、近年の設備の大型化に伴ってつぎのような問題がある。
【００１８】
半導体や液晶に代表されるエレクトロニクス関連の製造工程では、商品単価を下げるために生産装置が大型化する傾向にある。すなわち、半導体の製造ではウェハーが大口径化し、液晶の製造ではガラス基板が大型化しているのである。
【００１９】
それに合わせてＰＦＣガスの消費量は増え、当然のことながらＰＦＣを含む排ガスの排出量も増えている。また、製造装置内の反応で副生成される不必要なハロゲン系ガスの量も増えている。これらは有害性、有毒性あるいは腐食性なので、安全性の確保、配管および機器の保守性の観点から、無害化処理にあたっては大量のＮ２で希釈しなければならない。
【００２０】
上述したように、排ガスの総量はＰＦＣの消費量に比例して増加し、副生成されるハロゲン系ガスも増加している。それを大量のＮ２で希釈して処理しなければならない。このため、無害化処理の対象となるＰＦＣ系排ガスが大風量化し、無害化処理装置および工程への負荷が過大になっている。
【００２１】
すなわち、ＰＦＣの消費量が極めて多い製造所では、莫大な排気風量の排ガスを処理しなければならない。そうすると、無害化処理装置の処理能力を大きくする必要が生じてくる。しかしながら、無害化処理には１０００℃程度の高温が必要であり、加熱や分解反応のためのエネルギー負荷が大きくなることから、エネルギー効率やコストの面で様々な問題が生じてしまうのである。
【００２２】
ここで、上述した（１）燃焼除害法、（２）触媒加熱分解除害法、（３）間接加熱分解除害法、（４）プラズマ分解除害法の処理設備において、処理能力を大きくすることを考える。これらは、装置から排出される排ガスをその排気風量のまま処理しようとするものである。したがって、例えば、５０００（Ｌ／ｍｉｎ）の排ガスを処理しようとすると、処理能力２００（Ｌ／ｍｉｎ）の汎用装置を２５台並べて分配処理するか、処理能力５０００（Ｌ／ｍｉｎ）の装置を特別に設計製作するかしなければならない。
【００２３】
汎用装置を増やす場合は、それに比例して設備導入コストがかかってしまう。処理能力の大きな装置を特別製作する場合は、例えば処理能力を５０００（Ｌ／ｍｉｎ）に設定すれば、それだけの排ガスを加熱しなければならず、それだけのエネルギーを消費する設備にならざるをえない。
【００２４】
そこで、上述した（５）濃縮−除害処理法を利用して、ＰＦＣを濃縮し、高濃度のＰＦＣを上述した（１）〜（４）の装置で除害することを考える。この（５）濃縮−除害処理法では、ＰＦＣガスとそれを希釈しているＮ２とを分離するためにメンブレンフィルタを使用している。
【００２５】
しかしながら、メンブレンフィルタの性能上、ＰＦＣガスの種類によって分離が可能なものと困難なものが存在する。すなわち、ＰＦＣのなかでも、ＣＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８は分離して濃縮することが可能である。一方、ＰＦＣのなかでも、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ２Ｆ４、ＮＦ３などは、分離が困難でＮ２と一緒にメンブレンフィルタを透過してしまう。
【００２６】
したがって、複数種類のＰＦＣを利用する半導体の製造工程では、（５）濃縮−除害処理法を利用しようとすると、何種類かのＰＦＣはメンブレンフィルタを透過してしまう。
【００２７】
そうすると、メンブレンフィルタで濃縮したＰＦＣを（１）〜（４）の装置で除害するだけでなく、結局、メンブレンフィルタを透過したＰＦＣガスを無害化処理するために、（１）〜（４）の装置を使用しなければならなくなる。メンブレンフィルタを透過するガスの大部分は希釈用のＮ２である。このため、メンブレンフィルタを透過したＰＦＣガスを無害化処理するために準備しなければならない（１）〜（４）の装置は、極めて大きな排気風量に応じた処理能力のものにしなければならない。結局のところ、汎用装置を増やすか、処理能力の大きな装置を特別製作するか、という上述した問題に帰結し、問題の解決にはならない。
【００２８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、大風量の排ガスの処理を低コストで行うことができるパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理装置および方法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
すなわち、本発明のパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理装置は、パーフルオロコンパウンドガスが希釈ガスで希釈されたパーフルオロコンパウンド系排ガスを除害処理する装置であって、
パーフルオロコンパウンド系排ガスから希釈ガスを分離して排気風量を減少する排気風量減少手段と、
排気風量減少手段で排気風量が減少された排ガス中のパーフルオロコンパウンドガスを除害する除害手段とを備え、
上記排気風量減少手段は、上記パーフルオロコンパウンドガスを吸着剤に吸着させて希釈ガスを分離することにより排ガスの排気風量を減少するための吸着容器を使用することを要旨とする。
【００３０】
また、本発明のパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理方法は、パーフルオロコンパウンドガスが希釈ガスで希釈されたパーフルオロコンパウンド系排ガスを除害処理する方法であって、
パーフルオロコンパウンド系排ガスから希釈ガスを分離して排気風量を減少する排気風量減少工程と、
排気風量減少工程で排気風量が減少された排ガス中のパーフルオロコンパウンドガスを除害する除害工程とを備え、
上記排気風量減少工程は、上記パーフルオロコンパウンドガスを吸着剤に吸着させて希釈ガスを分離することにより排ガスの排気風量を減少するための吸着容器を使用することを要旨とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、パーフルオロコンパウンド系排ガスから希釈ガスを分離して排気風量を減少し、排気風量が減少された排ガス中のパーフルオロコンパウンドガスを除害する。
このため、従来のように、除害処理装置の処理能力を大きくする必要がない。したがって、大風量の排ガスの処理を低コストで行うことができる。
また、上記パーフルオロコンパウンドガスを吸着剤に吸着させて希釈ガスを分離することにより排ガスの排気風量を減少するための吸着容器を使用する。
このため、排ガス中の含有容量の少ないパーフルオロコンパウンドガスを吸着剤に吸着させ、排ガス中の大部分である希釈ガスは吸着容器を通過させることにより分離する。このような構成の排ガスの分離を効率的に行って排気風量を減少させることができる。
【００３２】
本発明において、排気風量減少手段で排気風量が減少された排ガスから所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収する分離回収手段をさらに備え、
上記除害手段は、分離回収手段で回収されなかった種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害する場合には、
所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害手段に導入する前に分離回収するため、ガスのリサイクルが可能でコスト効率がよくなる。また、除害手段に導入されるパーフルオロコンパウンドガスの種類が少なく、それだけ量が少なくなるため、除害処理に要するエネルギーコストもそれだけ少なくなる。
【００３３】
本発明において、分離回収手段は、メンブレンフィルタによって排ガスから所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収し、
上記除害手段は、メンブレンフィルタで分離回収されなかった種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害する場合には、
所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害手段に導入する前にメンブレンフィルタで分離回収するため、ガスのリサイクルが可能でコスト効率がよくなる。また、除害手段に導入されるパーフルオロコンパウンドガスの種類が少なく、それだけ量が少なくなるため、除害処理に要するエネルギーコストもそれだけ少なくなる。
【００３４】
本発明において、上記排気風量減少手段は、吸着容器内の吸着剤に吸着されたパーフルオロコンパウンドガスを脱着する脱着工程を行い、
上記分離回収手段は、上記脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスからメンブレンフィルタによって所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収する場合には、
脱着ガスを含む排ガスは、希釈ガスの含有量が極めて少なく風量も少ないことから、メンブレンフィルタの負荷が小さくてすみ、設備効率面で優れている。
【００３５】
本発明において、上記脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスについて、流量変動を均一化するように制御してからメンブレンフィルタに送るための流量制御手段を備えている場合には、
脱着ガスを含む排ガスのメンブレンフィルタによる分離回収が可能となる。すなわち、脱着工程における脱着効率を確保するためには、吸着容器の圧力を一気に下げてやる必要がある。そうすると、脱着ガスが一気に排出されてそれを含む排ガスには激しい流量変動が生じる。このような激しい流量変動があるガスは、そのままメンブレンフィルタを透過させることができない。そこで、流量制御手段によって流量変動を均一化することにより、脱着ガスを含む排ガスについてメンブレンフィルタでの分離回収が可能となったのである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理装置の一実施形態を示す図である。
【図２】前処理手段の一例を示す図である。
【図３】排気風量減少手段の一例を示す図である。
【図４】流量制御手段の一例を示す図である。
【図５】分離回収手段の一例を示す図である。
【図６】除害手段の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
つぎに、本発明を実施するための形態を説明する。
【００３８】
図１は本発明のパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理装置を示す図である。この装置によっては、本発明のパーフルオロコンパウンド系排ガスの除害処理方法を実現する。
【００３９】
この装置は、パーフルオロコンパウンドガスが希釈ガスで希釈されたパーフルオロコンパウンド系排ガスを除害処理する装置である。
【００４０】
処理対象とするパーフルオロコンパウンドガスは、例えば、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、ヘキサフルオロエタン（Ｃ２Ｆ６）、オクトフルオロプロパン（Ｃ３Ｆ８）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、ジフルオロメタン（ＣＨ２Ｆ２）、ペンタフルオロメタン（Ｃ２ＨＦ５）、テトラフルオロエチレン（Ｃ２Ｆ４）、ヘキサフルオロシクロプロパン（Ｃ３Ｆ６）、などがあげられる。
【００４１】
これらのパーフルオロコンパウンドガスは、半導体や液晶の製造装置においてドライエッチング用ガスとして使用されたものである。装置から排出された後、パーティクルを流路内に付着させずに下流に流したり、腐食特性を緩和したりする目的で、大量の希釈ガスで希釈される。本発明が処理の対象とするのは、このようにパーフルオロコンパウンドガスが大量の希釈ガスで希釈された排ガスである。
【００４２】
希釈がスとしては、一般にＮ２ガスが用いられる。ただし、本発明において希釈ガスをＮ２ガスに限定する趣旨ではない。例えば、窒素だけでなくアルゴン等の不活性ガスやそれらの混合ガス等、希釈ガスとして使用できる各種のガスを含む趣旨である。
【００４３】
本発明が対象とする排ガスにおけるパーフルオロコンパウンドガスの濃度は、おおむね１ｖｏｌ％程度である。半導体の製造装置の場合で１ｖｏｌ％未満、液晶を製造する装置で１ｖｏｌ％強の濃度である。本発明の対象となるのは、パーフルオロコンパウンドガスの濃度が１ｖｏｌ％以下、好ましくは０．５ｖｏｌ％以下の排ガスである。また、製造装置内の反応で生成されたハロゲン系のガスや固形の生成物（パーティクル）が混在していることが多い。
【００４４】
本実施形態の装置は、前処理手段１、排気風量減少手段２、流量制御手段３、分離回収手段４、回収ガス充填手段５、除害手段６を備えて構成されている。
【００４５】
前処理手段１は、排気風量減少処理、分離回収処理ならびに除害処理等に先立って、排ガスに含まれる有害成分であるＨＦ等を予め除去する。
【００４６】
排気風量減少手段２は、上述した処理の対象とするパーフルオロコンパウンド系排ガスから希釈ガスを分離して排気風量を減少する。この例では、上記排気風量減少手段２は、上記パーフルオロコンパウンドガスを吸着剤に吸着させて希釈ガスを分離することにより排ガスの排気風量を減少するための吸着容器２２Ａ、２２Ｂ（図３参照）を使用する。また、上記排気風量減少手段２は、吸着容器２２Ａ、２２Ｂ内の吸着剤に吸着されたパーフルオロコンパウンドガスを脱着する脱着工程を行い、その脱着ガスを流量制御手段３に送る。
【００４７】
流量制御手段３は、上記脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスについて、流量変動を均一化するように制御する。このように、流量制御手段３は、上記脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスについて、流量変動を均一化してから分離回収手段４のメンブレンフィルタ４３（図５参照）に送る。
【００４８】
分離回収手段４は、排気風量減少手段２で排気風量が減少された排ガスから所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収する。この例では、分離回収手段４は、メンブレンフィルタ４３（図５参照）によって排ガスから所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収する。この例では、上記分離回収手段４は、上記脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスからメンブレンフィルタ４３によって所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収する。
【００４９】
回収ガス充填手段５は、分離回収手段４で分離回収された所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを精留して再利用する工程に移送するために、充填ボンベに充填する。充填ボンベに充填することなく、精留工程に直接移送するようにしてもよい。
【００５０】
除害手段６は、排気風量減少手段２で排気風量が減少された排ガス中のパーフルオロコンパウンドガスを除害し、除害処理後のガスを大気放出する。この例では、上記除害手段６は、分離回収手段４で回収されなかった種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害するようになっている。この例では、上記除害手段６は、メンブレンフィルタ４３で分離回収されなかった種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害する。
【００５１】
以下、それぞれについてさらに詳しく説明する。
【００５２】
図２は前処理手段１の一例を示す図である。
【００５３】
前処理手段１は、導入された排ガスから排ガスに含まれる有害成分であるＨＦ等除去する前処理筒１１を備えている。この例では２基の前処理筒１１が並設されている。各前処理筒１１には、上流側から物理除去領域１２、吸収剤領域１３、触媒酸化還元領域１４が設けられている。
【００５４】
物理除去領域１２は、内部に流通する排ガスが衝突する衝突板（図示していない）が設けられている。パーティクル等の固形分が衝突板に衝突して落下することにより物理的に分離され除去される。吸収剤領域１３は、ソーダライム等の吸収剤が充填されている。排ガスが通過するときに二酸化炭素や水分、ＨＦが吸収剤に吸収されて除去される。触媒酸化還元領域１４は、触媒が充填されるとともにヒータを備えている。触媒の存在下で有害成分のＯ３は還元され、ＣＯは酸化されるなどして除去される。このようにして、前処理手段１では、排ガスに含まれる有害成分であるＨＦ等が予め除去される。
【００５５】
上記前処理手段１の下流には、ＨＦ検知器１５が配置されている。ＨＦ検知器１５は、前処理筒１１で除去しきれなかったＨＦが存在した場合にそれを検知する。ＨＦ検知器１５がＨＦを検知すると、図示しない遮断弁を閉じて排ガスの導入を中止し、処理を停止する。また、ＨＦ検知器１５はＯ３に関しても干渉ガスとして検知することが可能である。
【００５６】
並設された前処理筒１１は、２基を同時に稼動して使用してもよいし、図示しない切替弁の操作により１基ずつ交互に稼動させてもよい。
【００５７】
図３は排気風量減少手段２の一例を示す図である。
【００５８】
排気風量減少手段２は、処理対象であるパーフルオロコンパウンド系排ガスから希釈ガスを分離して排気風量を減少する。排気風量を減少するために、複数（この例では２基）の吸着容器２２Ａ、２２Ｂを使用する。上記吸着容器２２Ａ、２２Ｂは、内部に充填された吸着剤にパーフルオロコンパウンドガスを吸着させて希釈ガスを分離することにより排ガスの排気風量を減少する。
【００５９】
上記吸着容器２２Ａ、２２Ｂは、圧縮機２１で圧縮された高圧の排ガスが第１および第２排ガス導入弁２４Ａ，２４Ｂから導入される。高圧下で内部の吸着剤にパーフルオロコンパウンドガスを吸着させる。吸着により希釈ガスであるＮ２が分離され、第１および第２Ｎ２排気弁２５Ａ、２５Ｂから排気される。分離されたＮ２ガスはＮ２貯留タンク２３に一時的に貯留され、再利用に供される。
【００６０】
このような吸着工程により、吸着剤が吸着限界近くに達すると、第１および第２排ガス導入弁２４Ａ，２４Ｂならびに第１および第２Ｎ２排気弁２５Ａ、２５Ｂを閉じて吸着工程を終了する。つぎに、吸着容器２２Ａ、２２Ｂ内の吸着剤に吸着されたパーフルオロコンパウンドガスを脱着する脱着工程を行う。
【００６１】
脱着工程では、まず、第１および第２排ガス取出し弁２７Ａ、２７Ｂを開けて大気開放し、高圧の吸着容器２２Ａ、２２Ｂを大気圧まで下げる。このとき、一気に圧力を降下させることにより、吸着剤に吸着されていたパーフルオロコンパウンドガスが効果的に脱着される。つぎに、第１および第２再生用ガス導入弁２６Ａ、２６Ｂを開ける。Ｎ２貯留タンク２３から還流させた流量調整用のＮ２ガスを、吸着容器２２Ａ、２２Ｂに対して吸着工程のときとは反対方向に流してパージを行う。この大気開放とパージにより、吸着剤から離れたパーフルオロコンパウンドガスを第１および第２排ガス取出し弁２７Ａ、２７Ｂから取り出し、下流の流量制御手段３に移送する。
【００６２】
この排気風量減少手段２では、２基の吸着容器２２Ａ、２２Ｂにおいて、吸着工程と脱着工程を交互に行なう。すなわち、一方で分離した希釈ガスの排出を行う間に他方で脱着されたパーフルオロコンパウンドガスの取出しを行なう。これを交互に行って、希釈ガスの排出とパーフルオロコンパウンドガスの取出しをそれぞれ連続的に行ないうるようにしている。図示の符号２８は均圧弁２８であり、吸着工程と脱着工程の間に２基の吸着容器２２Ａ、２２Ｂの圧力を均圧化する均圧工程を行うものである。
【００６３】
このように、排気風量減少手段２は、吸着工程でパーフルオロコンパウンドガスを吸着することにより希釈ガスを分離する。そして、吸着剤に吸着されたパーフルオロコンパウンドガスを脱着する脱着工程を行い、その脱着ガスを含む排ガスを下流の流量制御手段３に送る。
【００６４】
図４は流量制御手段３の一例を示す図である。
【００６５】
流量制御手段３は、上述した脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスについて、流量変動を均一化するように制御する。すなわち、この下流で所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを回収する分離回収手段４は、メンブレンフィルタ４３を透過しやすいガスと透過しにくいガスを分離して所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを回収する。既に述べたように、脱着工程では、高圧下の吸着工程を終えた吸着容器２２Ａ、２２Ｂを一気に大気圧まで圧力を降下させ、吸着剤に吸着されていたパーフルオロコンパウンドガスを効果的に脱着する。そうすると大気開放に伴って脱着ガスが一気に下流に流れることになるが、そのような激しい流量変動があるガスはそのままメンブレンフィルタ４３に対して流すことができない。そこで、流量制御手段３により脱着ガスを含む排ガスの流量変動を均一化するように制御するのである。
【００６６】
この流量制御手段３は、排気風量減少手段２から出てくる脱着ガスを含む排ガスを一時的に貯留する複数のバッファタンク３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを備えている。この例では３基の第１〜第３バッファタンク３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが並設されている。上記第１〜第３バッファタンク３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに併設されるように直通路３２が設けられている。これらの第１〜第３バッファタンク３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃおよび直通路３２により、排気風量減少手段２から突発的に出てくる排ガスを４段階に受け入れて流量変動を均一化する。
【００６７】
上記第１〜第３バッファタンク３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃには、それぞれ第１〜第３導入弁３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃならびに第１〜第３排出弁３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃが設けられている。上記第１〜第３排出弁３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの下流は合流していて、第１流量調節弁３５Ａおよび第１真空ポンプ３８Ａが接続されている。また、第１流量調節弁３５Ａをバイパスする第１バイパス弁３７Ａが設けられている。直通路３２の下流には、第４流量調節弁３５Ｄおよび第４真空ポンプ３８Ｄが接続されている。また、第４流量調節弁３５Ｄをバイパスする第４バイパス弁３７Ｄが設けられている。
【００６８】
排ガスの流量変動はつぎのようにして均一化する。まず、排ガスを受け入れる前にあらかじめ、第１真空ポンプ３８Ａにより第１〜第３バッファタンク３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ内を真空排気して減圧しておく。排気風量減少手段２で脱着工程が行われて脱着ガスを含む排ガスが噴出してくるタイミングで、第１導入弁３３Ａを開けて第１バッファタンク３１Ａ内に排ガスを受け入れる。引き続き、第２導入弁３３Ｂを開けて第２バッファタンク３１Ｂ内に排ガスを受け入れ、さらに、第３導入弁３３Ｃを開けて第３バッファタンク３１Ｃ内に排ガスを受け入れる。最後に、第４真空ポンプ３８Ｄが稼動された状態の直通路３２に排ガスを流す。
【００６９】
このように、第１バッファタンク３１Ａ、第２バッファタンク３１Ｂ、第３バッファタンク３１Ｃ、直通路３２と、順に排ガスを受け入れる。これにより、排気風量減少手段２から出てきた脱着ガスを含む排ガスの圧力は、段階的に低下する。
【００７０】
このようにして段階的に受け入れた排ガスは、段階的に分離回収手段４に移送される。すなわち、まず、直通路３２に流れ込んだ排ガスを第４真空ポンプ３８Ｄによってそのまま分離回収手段４に移送する。ついで、第３排出弁３４Ｃを開けて第３バッファタンク３１Ｃに受け入れた排ガスを第１真空ポンプ３８Ａで分離回収手段４に移送する。さらに、第２排出弁３４Ｂを開けて第２バッファタンク３１Ｂに受け入れた排ガスを第１真空ポンプ３８Ａで分離回収手段４に移送する。そして、第１排出弁３４Ａを開けて第１バッファタンク３１Ａに受け入れた排ガスを第１真空ポンプ３８Ａで分離回収手段４に移送する。このように、上流の排気風量減少手段２から段階的に受け入れることにより圧力を均一化した排ガスを段階的に移送することにより、流量変動を均一化して下流の分離回収手段４に送るのである。この排ガスの移送の段階で、第１および第４流量調節弁３５Ａ、３５Ｄにより、流量はさらに細かく調節される。
【００７１】
第１真空ポンプ３８Ａの下流には第５流量調節弁３５Ｅが設けられた合流路３６が設けられている。この合流路３６は、第１および第４流量調節弁３５Ａ、３５Ｄで流量を均一化したガスに、Ｎ２を添加しうるようにしたラインである。第１および第４バイパス弁３７Ａ、３７Ｄは流量の制御ができない。したがって、第１および第４バイパス弁３７Ａ、３７Ｄを閉じたときに、それらを開けているときと同等の流量を、合流路３６からＮ２を添加することにより補い、分離回収工程に送るガスの流量を均一化する。
【００７２】
このように、流量制御手段３は、上記脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスについて、流量変動を均一化してから分離回収手段４のメンブレンフィルタ４３に送るのである。
【００７３】
図５は分離回収手段４の一例を示す図である。
【００７４】
分離回収手段４は、排気風量減少手段２で排気風量が減少された排ガスから所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収する。この例では、分離回収手段４は、フィルタ４１、圧縮機４２、メンブレンフィルタ４３、調節弁４４を備えて構成される。上記メンブレンフィルタ４３によって、脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスから所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収する。
【００７５】
すなわち、パーフルオロコンパウンドガスには、その種類によってメンブレンフィルタ４３を透過しやすいものと透過しにくいものがある。メンブレンフィルタ４３としては、例えば、ポリスルホン酸を材質としたガラス状ポリマー膜を使用することができる。そうすると、ＣＦ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ２Ｆ６等のＣとＦから構成される種類のパーフルオロコンパウンドガスは、メンブレンフィルタ４３を透過しにくい。したがって、これらの種類のパーフルオロコンパウンドガスを他の種類のパーフルオロコンパウンドガスから分離して回収し、再利用に供するのである。
【００７６】
そして、メンブレンフィルタ４３を透過した排ガスは、除害手段６に移送されて除害処理が行われる。一方、回収したパーフルオロコンパウンドガスは回収ガス充填手段５に移送されて容器に充填され、精留工程にまわされる。
【００７７】
図６は除害手段６の一例を示す図である。
【００７８】
除害手段６は、排気風量減少手段２で排気風量が減少された排ガス中のパーフルオロコンパウンドガスを除害し、除害処理後のガスを大気放出する。すなわち、この例では、除害手段６は、分離回収手段４で回収されなかった、すなわちメンブレンフィルタ４３で分離回収されなかった種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害する。
【００７９】
この例では、除害手段６は、分解器５１と気液接触手段としての水シャワー５２とを備えて構成される。分解器５１としては、具体的には、燃焼除害を行うための燃焼炉、触媒加熱分解除害を行うための触媒反応器、間接加熱分解除害を行うためのヒータ加熱器、プラズマ分解除害を行うためのプラズマ反応器等を適用することができる。分解器５１においてパーフルオロコンパウンドガスを分解し、分解ガスを水シャワー５２に導入する。水シャワー５２では分解ガスに水を接触させて分解で生成したＨＦを水中に溶解して除去する。このようにして除害されたガスはＣＯ２、Ｎ２、ＣｍＨｎＯｘＣｌｙまたはＣｍＨｎＯｘＦｙ等から構成される。これを大気放出する。なお、気液接触手段は水シャワー５２に限らず、水中バブリング器等でもよい。
【００８０】
以上のように、本実施形態では、パーフルオロコンパウンド系排ガスから希釈ガスを分離して排気風量を減少し、排気風量が減少された排ガス中のパーフルオロコンパウンドガスを除害する。
このため、従来のように、除害処理装置の処理能力を大きくする必要がない。したがって、大風量の排ガスの処理を低コストで行うことができる。
また、上記パーフルオロコンパウンドガスを吸着剤に吸着させて希釈ガスを分離することにより排ガスの排気風量を減少するための吸着容器２２Ａ、２２Ｂを使用する。
このため、排ガス中の含有容量の少ないパーフルオロコンパウンドガスを吸着剤に吸着させ、排ガス中の大部分である希釈ガスは吸着容器２２Ａ、２２Ｂを通過させることにより分離する。このような構成の排ガスの分離を効率的に行って排気風量を減少させることができる。
【００８１】
また、排気風量減少手段２で排気風量が減少された排ガスから所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収する分離回収手段４をさらに備え、
上記除害手段６は、分離回収手段４で回収されなかった種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害するため、
所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害手段６に導入する前に分離回収するため、ガスのリサイクルが可能でコスト効率がよくなる。また、除害手段６に導入されるパーフルオロコンパウンドガスの種類が少なく、それだけ量が少なくなるため、除害処理に要するエネルギーコストもそれだけ少なくなる。
【００８２】
また、分離回収手段４は、メンブレンフィルタ４３によって排ガスから所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収し、
上記除害手段６は、メンブレンフィルタ４３で分離回収されなかった種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害するため、
所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを除害手段６に導入する前にメンブレンフィルタ４３で分離回収するため、ガスのリサイクルが可能でコスト効率がよくなる。また、除害手段６に導入されるパーフルオロコンパウンドガスの種類が少なく、それだけ量が少なくなるため、除害処理に要するエネルギーコストもそれだけ少なくなる。
【００８３】
また、上記排気風量減少手段２は、吸着容器２２Ａ、２２Ｂ内の吸着剤に吸着されたパーフルオロコンパウンドガスを脱着する脱着工程を行い、
上記分離回収手段４は、上記脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスからメンブレンフィルタ４３によって所定種類のパーフルオロコンパウンドガスを分離回収するため、
脱着ガスを含む排ガスは、希釈ガスの含有量が極めて少なく風量も少ないことから、メンブレンフィルタ４３の負荷が小さくてすみ、設備効率面で優れている。
【００８４】
また、上記脱着工程によって脱着された脱着ガスを含む排ガスについて、流量変動を均一化するように制御してからメンブレンフィルタに送るための流量制御手段３を備えているため、
脱着ガスを含む排ガスのメンブレンフィルタ４３による分離回収が可能となる。すなわち、脱着工程における脱着効率を確保するためには、吸着容器２２Ａ、２２Ｂの圧力を一気に下げてやる必要がある。そうすると、脱着ガスが一気に排出されてそれを含む排ガスには激しい流量変動が生じる。このような激しい流量変動があるガスは、そのままメンブレンフィルタ４３を透過させることができない。そこで、流量制御手段３によって流量変動を均一化することにより、脱着ガスを含む排ガスについてメンブレンフィルタ４３での分離回収が可能となったのである。
【００８５】
以上は本発明の特に好ましい実施形態について説明したが、本発明は図示した実施形態に限定する趣旨ではなく、各種の態様に変形して実施することができ、本発明は各種の変形例を包含する趣旨である。
【符号の説明】
【００８６】
１：前処理手段
２：排気風量減少手段
３：流量制御手段
４：分離回収手段
５：回収ガス充填手段
６：除害手段
１１：前処理筒
１２：物理除去領域
１３：吸収剤領域
１４：触媒酸化還元領域
１５：ＨＦ検知器
２１：圧縮機
２２Ａ：第１吸着容器
２２Ｂ：第２吸着容器
２３：Ｎ２貯留タンク
２４Ａ：第１排ガス導入弁
２４Ｂ：第２排ガス導入弁
２５Ａ：第１Ｎ２排気弁
２５Ｂ：第２Ｎ２排気弁
２６Ａ：第１再生用ガス導入弁
２６Ｂ：第２再生用ガス導入弁
２７Ａ：第１排ガス取出し弁
２７Ｂ：第２排ガス取出し弁
２８：均圧弁
３１Ａ：第１バッファタンク
３１Ｂ：第２バッファタンク
３１Ｃ：第３バッファタンク
３２：直通路
３３Ａ：第１導入弁
３３Ｂ：第２導入弁
３３Ｃ：第３導入弁
３４Ａ：第１排出弁
３４Ｂ：第２排出弁
３４Ｃ：第３排出弁
３５Ａ：第１流量調節弁
３５Ｄ：第４流量調節弁
３５Ｅ：第５流量調節弁
３６：合流路
３７Ａ：第１バイパス弁
３７Ｄ：第４バイパス弁
３８Ａ：第１真空ポンプ
３８Ｄ：第４真空ポンプ
４１：フィルタ
４２：圧縮機
４３：メンブレンフィルタ
４４：調節弁
５１：分解器
５２：水シャワー
【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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