(57)【要約】【課題】破過を確実に検知できるガス処理装置を提供する。【解決手段】ガス処理装置１は、容器１０と、第１の処理層１１ａと、第２の処理層１１ｃと、水分吸着層１１ｂと、サンプリングポート１４と、検知部１５とを備える。第１の処理層１１ａでは、被処理ガスを処理する際に水が発生する、若しくは、第１の処理層１１ａが水を含有する。第２の処理層１１ｃは、第１の処理層１１ａよりも排出口１３側に設けられている。水分吸着層１１ｂは、第１の処理層１１ａと、第２の処理層１１ｃとの間に設けられている。水分吸着層１１ｂは、水分を吸着する水分吸着剤を含む。サンプリングポート１４は、水分吸着層１１ｂからガスを採取する。検知部１５は、サンプリングポート１４から採取されたガスを検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、前記処理室に接続された導入口と、前記処理室に接続された排出口とを有する容器と、
前記処理室内に配されており、被処理ガスを処理する処理剤を含み、被処理ガスを処理する際に水が発生する、若しくは水を含有する第１の処理層と、
前記第１の処理層よりも前記排出口側に設けられており、被処理ガスの処理剤を含む第２の処理層と、
前記第１の処理層と、前記第２の処理層との間に設けられており、水分を吸着する水分吸着剤を含む水分吸着層と、
前記水分吸着層からガスを採取するサンプリングポートと、
前記サンプリングポートから採取されたガスを検知する検知部と、
を備える、ガス処理装置。
【請求項２】
前記第１の処理層は、前記処理剤として、還元剤の水和物を含む、請求項１に記載のガス処理装置。
【請求項３】
前記還元剤が硫黄原子を含む還元剤である、請求項２に記載のガス処理装置。
【請求項４】
前記還元剤がチオ硫酸ナトリウムである、請求項３に記載のガス処理装置。
【請求項５】
ハロゲン系ガスを含む被処理ガスが導入される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
【請求項６】
塩素ガスを含む被処理ガスが導入される、請求項５に記載のガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、排気ガスによる環境負荷を低減するために、排気ガスに対する規制が厳しくなってきている。これに伴い、排気ガスの処理装置が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、処理室を有する容器と、処理室に配されており、被処理ガスを処理する処理剤を含む処理層と、ガス検知器に接続されるサンプリングポートとを備えたガス処理装置が記載されている。特許文献１に記載のガス処理装置では、サンプリングポートの端部が処理層の内部に位置している。このため、サンプリングポートの端部よりも下流側にも処理層が位置している。よって、ガス処理装置が完全に破過する前に、ガス処理装置が破過しそうであることを検知することができる。従って、ガス処理装置から濃度を低減しようとする成分が排出されることを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−８７７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、鋭意研究の結果、特許文献１に記載のガス処理装置では、ガス処理装置の破過を確実に検知できない場合があることを見出し、本発明を成すに至った。
【０００６】
本発明の主な目的は、破過を確実に検知できるガス処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るガス処理装置は、容器と、第１の処理層と、第２の処理層と、水分吸着層と、サンプリングポートと、検知部とを備える。容器は、処理室と、処理室に接続された導入口と、処理室に接続された排出口とを有する。第１の処理層は、処理室内に配されている。第１の処理層は、被処理ガスを処理する処理剤を含み、第１の処理層において被処理ガスを処理する際に水が発生する、若しくは、第１の処理層が水を含有する。第２の処理層は、第１の処理層よりも排出口側に設けられている。第２の処理層は、被処理ガスの処理剤を含む。水分吸着層は、第１の処理層と、第２の処理層との間に設けられている。水分吸着層は、水分を吸着する水分吸着剤を含む。サンプリングポートは、水分吸着層からガスを採取する。検知部は、サンプリングポートから採取されたガスを検知する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、破過を確実に検知できるガス処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係るガス処理装置の模式的断面図である。
【図２】第２の実施形態に係るガス処理装置の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１１】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るガス処理装置１の模式的断面図である。図１に示すガス処理装置１は、例えば、アルミニウム膜等のドライエッチング装置から排出される、三塩化ホウ素などのハロゲン化合物や、塩素ガスなどのハロゲンガス等を含むハロゲン系ガスを処理するために好適に用いられる。
【００１３】
（ガス処理装置１の構成）
ガス処理装置１は、容器１０を有する。容器１０は、処理室１１と、導入口１２と、排出口１３とを有する。導入口１２及び排出口１３は、それぞれ、処理室１１に接続されている。処理対象である被処理ガスは、導入口１２から処理室１１に導入される。被処理ガスは、処理室１１において処理される。処理済みのガスは、排出口１３から排出される。本実施形態では、導入口１２は、容器１０の下部に設けられている。排出口１３は、容器１０の上部に設けられている。もっとも、本発明は、この構成に限定されない。容器の上部に導入口が設けられており、下部に排出口が設けられていてもよい。
【００１４】
処理室１１内には、第１の処理層１１ａと、水分吸着層１１ｂと、第２の処理層１１ｃとが設けられている。第１の処理層１１ａと、水分吸着層１１ｂと、第２の処理層１１ｃとは、被処理ガスの流れる方向において、導入口１２側から排出口１３側に向かってこの順番で配されている。このため、導入口１２から処理室１１に流入した被処理ガスは、第１の処理層１１ａ、水分吸着層１１ｂ及び第２の処理層１１ｃをこの順番で通過し、排出口１３から排出される。
【００１５】
第１の処理層１１ａは、被処理ガスを処理する処理剤を含む。具体的には、本実施形態では、第１の処理層１１ａには、処理剤が充填されている。処理剤は、被処理ガスに含まれている有害物質等の、濃度を低減しようとする成分の被処理ガス中に含まれる濃度を低減する薬剤である。具体的に、本実施形態では、処理剤は、被処理ガス中に含まれている濃度を低減しようとする成分と反応する反応剤である。反応剤としては、例えば、金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸塩等が挙げられる、金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸塩の具体例としては、例えば、鉄、亜鉛、銅及びマンガンからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属の酸化物、水酸化物又は炭酸塩等が挙げられる。これらのうちの１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。なかでも、反応剤としては、鉄及び亜鉛の少なくとも一方を含む酸化物が好ましく用いられる。
【００１６】
本実施形態では、第１の処理層１１ａに配された処理剤は、金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸塩等に加え、還元剤の水和物を含んでいる。還元剤の水和物は、例えば、硫黄原子を有する還元剤の水和物であってもよい。
【００１７】
硫黄原子を有する還元剤の具体例としては、例えば、亜硫酸塩、亜二チオン酸塩、四チオン酸塩、チオ硫酸塩等が挙げられる。好ましく用いられる亜硫酸塩の具体例としては、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム等が挙げられる。好ましく用いられる亜二チオン酸塩の具体例としては、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸カリウム等が挙げられる。好ましく用いられる四チオン酸塩の具体例としては、四チオン酸ナトリウム、四チオン酸カリウム等が挙げられる。好ましく用いられるチオ硫酸塩の具体例としては、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸アンモニウム等が挙げられる。これらの還元剤の１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
【００１８】
第１の処理層１１ａよりも排出口１３側には、被処理ガスの処理剤を含む第２の処理層１１ｃが設けられている。第２の処理層１１ｃに含まれる処理剤としては、例えば、第１の処理層１１ａに含まれる処理剤として例示したものが用いられる。第２の処理層１１ｃに含まれる処理剤は、第１の処理層１１ａに含まれる処理剤と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００１９】
被処理ガスの流れる方向において、第１の処理層１１ａと第２の処理層１１ｃとの間には、水分吸着層１１ｂが設けられている。水分吸着層１１ｂは、ガスの水分濃度を低減する層である。水分吸着層１１ｂは、例えば、ゼオライトや活性炭等により構成することができる。水分吸着層１１ｂは、水分を吸着するものであれば特に限定されない。水分吸着層１１ｂは、例えば、水分を吸着すると共に、被処理ガスに含まれている、濃度を低減しようとする成分をさらに吸着するものであってもよい。
【００２０】
ガス処理装置１には、サンプリングポート１４が設けられている。サンプリングポート１４の端部は、水分吸着層１１ｂに接続されている。このため、サンプリングポート１４からは、水分吸着層１１ｂ中のガスが採取される。なお、サンプリングポート１４の端部は、処理室１１の内壁に接続されていてもよいし、水分吸着層１１ｂの内部に位置していてもよい。
【００２１】
サンプリングポート１４から採取されたガスは、検知部１５に供給される。検知部１５は、供給されたガスを検知する。具体的には、検知部１５は、供給されたガスの、濃度を低減しようとする成分の濃度を検知する。検知部１５は、供給されたガスに、濃度を低減しようとする成分が、予め定められた濃度以上含まれているか否かを検知するものであってもよい。
【００２２】
（ガス処理装置１の作用）
ガス処理装置１の作用について、三塩化ホウ素ガスと、塩素ガスとを含む被処理ガスがガス処理装置１に導入された場合を例に挙げて説明する。なお、ここでは、第１の処理層１１ａが酸化亜鉛又は酸化鉄とチオ硫酸ナトリウムの水和物（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ）とを含むものとする。
【００２３】
第１の処理層１１ａが酸化亜鉛を含む場合は、被処理ガスに含まれる三塩化ホウ素ガスは、以下の反応式（１）及び反応式（２）により、第１の処理層１１ａによって処理される。
【００２４】
ＢＣｌ３＋３Ｈ２Ｏ＝３ＨＣｌ＋Ｈ３ＢＯ３      ………  （１）
２ＨＣｌ＋ＺｎＯ＝ＺｎＣｌ２＋Ｈ２Ｏ        ………  （２）
【００２５】
一方、第１の処理層１１ａが酸化鉄を含む場合は、被処理ガスに含まれる三塩化ホウ素ガスは、以下の反応式（１）、反応式（３）及び反応式（４）により、第１の処理層１１ａによって処理される。
【００２６】
ＢＣｌ３＋３Ｈ２Ｏ＝３ＨＣｌ＋Ｈ３ＢＯ３        ………  （１）
６ＨＣｌ＋Ｆｅ２Ｏ３＝２ＦｅＣｌ３＋３Ｈ２Ｏ    ………  （３）
２ＢＣｌ３＋Ｆｅ２Ｏ３＝２ＦｅＣｌ３＋Ｂ２Ｏ３    ………  （４）
【００２７】
以上のように、三塩化ホウ素ガスの処理には水分が必要となるため、第１の処理層１１ａに水を含有させておくことが好ましい。
【００２８】
第１の処理層１１ａが酸化亜鉛を含む場合は、被処理ガスに含まれる塩素ガスは、以下の反応式（５）、及び反応式（６ａ）〜（６ｃ）により、第１の処理層１１ａにより処理される。
【００２９】
４Ｃｌ２＋Ｎａ２Ｓ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ＋５ＺｎＯ＝２ＮａＣｌ＋３ＺｎＣｌ２＋２ＺｎＳＯ４＋５Ｈ２Ｏ          ………  （５）
４Ｃｌ２＋Ｎａ２Ｓ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ＝２ＮａＣｌ＋Ｈ２ＳＯ４＋６ＨＣｌ          ………  （６ａ）
６ＨＣｌ＋３ＺｎＯ＝３ＺｎＣｌ２＋３Ｈ２Ｏ          ………  （６ｂ）
Ｈ２ＳＯ４＋Ｚ２Ｏ＝ＺｎＳＯ４＋Ｈ２Ｏ          ………  （６ｃ）
【００３０】
一方、塩素ガスを酸化亜鉛及びチオ硫酸ナトリウムの水和物（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ）により処理する場合は、被処理ガスを処理する場合に水が発生する。
【００３１】
従って、第１の処理層１１ａにより処理されたガスには、通常、水分が含まれている。
【００３２】
ところで、例えば、ガス処理装置の処理能力（被処理ガスの処理可能量）を向上する観点からは、処理室の全体に第１の処理層を設けることも考えられる。その場合、サンプリングポートからは水分を含むガスが採取されることとなる。そのガスに含まれる水分により検知部１５の表面の少なくとも一部が水分により覆われたりすると、検知部１５による検知に悪影響が生じる可能性がある。例えば、検知部１５の検知面の全体が水膜により覆われてしまうと、ガスの検知が行われなくなってしまう可能性がある。
【００３３】
本実施形態に係るガス処理装置１では、第１の処理層１１ａよりも排出口１３側に水分吸着層１１ｂが設けられている。このため、第１の処理層１１ａを通過したガスの含水量が水分吸着層１１ｂにより低減される。よって、サンプリングポート１４には、含水量が低減されたガスが供給される。従って、水分に起因する検知部１５の検知能力の低下を抑制することができる。その結果、第１の処理層１１ａの破過を確実に検知することができる。
【００３４】
また、水分吸着層１１ｂにより排出口１３から排出されるガスの含水量が低減されているため、ガス処理装置１の後段に位置する配管や装置の腐食を抑制することができる。
【００３５】
さらに、ガス処理装置１では、水分吸着層１１ｂよりも排出口１３側に第２の処理層１１ｃが設けられている。このため、検知部１５により第１の処理層１１ａの破過が検出された後に第１の処理層１１ａを通過したガスは、第２の処理層１１ｃにより処理される。よって、検知部１５により第１の処理層１１ａの破過が検知された後においても、濃度を低減しようとする成分が高濃度に含まれているガスが排出口１３から排出されることが効果的に抑制される。
【００３６】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００３７】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係るガス処理装置１ａの模式的断面図である。
【００３８】
第１の実施形態では、水分吸着層１１ｂよりも導入口１２側に第１の処理層１１ａのみが設けられている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。図２に示すように、第１の処理層１１ａよりも導入口１２側に被処理ガスを処理する際に水が発生せず、かつ水を含有していない第３の処理層１１ｄが設けられていてもよい。この場合であっても、第１の実施形態に係るガス処理装置１と実質的に同様の効果が奏される。
【符号の説明】
【００３９】
１、１ａ      ：ガス処理装置
１０    ：容器
１１    ：処理室
１１ａ  ：第１の処理層
１１ｂ  ：水分吸着層
１１ｃ  ：第２の処理層
１１ｄ  ：第３の処理層
１２    ：導入口
１３    ：排出口
１４    ：サンプリングポート
１５    ：検知部
【図１】
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【図２】
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