(57)【要約】【課題】従来の技術で排気ガス処理装置が排気ガス中のヒ素を除去して回収する場合に経済的コストが高すぎるという問題を解決する。【解決手段】本発明は排気ガス処理装置、真空コーティングシステム及び排気ガス処理装置の操作方法を提供する。排気ガス処理装置は、排気ガス中のヒ素を除去して回収し、凝縮部及びスクレーパ部を含む。凝縮部は、凝縮室と、凝縮室に連通した給気口、排気口及び材料排出口とを有し、給気口から凝縮室内に導入された排気ガスを冷却することにより、排気ガス中の気体状態のヒ素を冷却して凝縮室の内壁面に凝縮させて固体状態のヒ素を形成する。スクレーパ部が凝縮室内に回転可能に設置され、かつスクレーパ部の一部の表面が凝縮室の内壁面に当接し、スクレーパ部が回転することによって凝縮室の内壁面に凝縮された固体状態のヒ素を掻き落とし、掻き落とされた固体状態のヒ素を材料排出口から排出させる。【選択図】図１
2019217490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中のヒ素を除去して回収するための排気ガス処理装置であって、
凝縮室（１１）と、前記凝縮室（１１）に連通した給気口（１２）、排気口（１３）及び材料排出口（１４）とを有する凝縮部（１０）であって、前記給気口（１２）から前記凝縮室（１１）内に導入された排気ガスを冷却することにより、前記排気ガス中の気体状態のヒ素を冷却して前記凝縮室（１１）の内壁面に凝縮させ、固体状態のヒ素を形成する凝縮部（１０）と、
前記凝縮室（１１）内に回転可能に設置され、かつ一部の表面が前記凝縮室（１１）の内壁面に当接し、回転することによって前記凝縮室（１１）の内壁面に凝縮された前記固体状態のヒ素を掻き落とし、掻き落とされた前記固体状態のヒ素を前記材料排出口（１４）から排出させるスクレーパ部（２０）とを含むことを特徴とする排気ガス処理装置。
【請求項２】
前記凝縮室（１１）は円筒状であり、前記スクレーパ部（２０）はスクレーパ板であり、前記スクレーパ板の長さが前記凝縮室（１１）の直径又は半径と同じであり、かつ前記スクレーパ板の厚さが前記凝縮室（１１）の高さと同じであり、前記スクレーパ板に少なくとも一つの通気孔（２１）が開設されることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス処理装置。
【請求項３】
前記材料排出口（１４）は鉛直方向において前記凝縮部（１０）の底部に位置することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス処理装置。
【請求項４】
前記凝縮部（１０）はオーバーフロー室（１５）、入液口及び出液口をさらに有し、前記オーバーフロー室（１５）と前記凝縮室（１１）とが間隔を隔てて設置され、前記入液口及び前記出液口がいずれも前記オーバーフロー室（１５）に連通し、冷媒が順に前記入液口、前記オーバーフロー室（１５）及び前記出液口を流れて、前記凝縮室（１１）内の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス処理装置。
【請求項５】
前記凝縮部（１０）は、
筒体（１６）と、
それぞれ筒体（１６）の両端にカバーして設置され、筒体（１６）との間で前記凝縮室（１１）を囲む二つのカバープレート（１７）とを含み、
前記オーバーフロー室（１５）は、前記筒体（１６）及び／又は少なくとも一つの前記カバープレート（１７）に形成されることを特徴とする請求項４に記載の排気ガス処理装置。
【請求項６】
前記カバープレート（１７）に取付孔（１７１）が開設され、前記排気ガス処理装置はさらに駆動部（３０）を含み、前記駆動部（３０）は、
一端が前記凝縮部（１０）に接続されかつ前記取付孔（１７１）に位置するケース（３１）と、
前記ケース（３１）の他端に設置され、かつ前記ケース（３１）内を貫通した駆動軸（３４）を介して前記スクレーパ部（２０）に接続される駆動部品（３２）と、
前記ケース（３１）内に取り付けられ、かつ前記駆動軸（３４）の両端の位置にそれぞれ一つ設置される軸受（３３）とを含むことを特徴とする請求項５に記載の排気ガス処理装置。
【請求項７】
前記排気ガス処理装置はさらにシールフランジ（４０）を含み、前記ケース（３１）が前記シールフランジ（４０）を介して前記カバープレート（１７）と接続され、前記ケース（３１）と前記駆動軸（３４）との間には密封用の磁性流体（５０）があることを特徴とする請求項６に記載の排気ガス処理装置。
【請求項８】
排気ガス排出口を有する真空コーティング機と、
給気口（１２）が前記排気ガス排出口に連通した請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気ガス処理装置とを含むことを特徴とする真空コーティングシステム。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気ガス処理装置を操作するための排気ガス処理装置の操作方法であって、
凝縮部（１０）の凝縮室（１１）の温度をヒ素の凝固点未満に制御するステップＳ１と、
排気ガスを前記凝縮部（１０）の給気口（１２）から前記凝縮室（１１）に導入し、排気ガス中の気体状態のヒ素を前記凝縮室（１１）の内壁面と接触させて、前記凝縮室（１１）の内壁面に凝縮させて、固体状態のヒ素を形成するステップＳ２と、
排気ガス処理装置の駆動部（３０）を起動するように制御し、前記駆動部（３０）が前記スクレーパ部（２０）を回転させるように駆動し、前記スクレーパ部（２０）が回転して前記凝縮室（１１）の内壁面に凝縮された前記固体状態のヒ素を掻き落とし、掻き落とされた前記固体状態のヒ素を前記凝縮部（１０）の材料排出口（１４）から排出させるステップＳ３とを含むことを特徴とする排気ガス処理装置の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス処理の技術分野に関し、具体的には、排気ガス処理装置、真空コーティングシステム及び排気ガス処理装置の操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空コーティング機で発生した排気ガスにヒ素を含有し、排気ガス中のヒ素を外部環境に直接的に放出すると、環境汚染を起こし、人類の身体健康を害する。
【０００３】
従来の技術では、この技術的課題を解決するために、一般的に、強酸化剤の水溶液を排気ガスに噴霧しかつ高速遠心装置を増設するという方式で排気ガス中のヒ素を分離して収集する。該解決手段では化学試薬を用いる必要があるため、排気ガス処理の経済的コストが増大し、また、該解決手段では廃水及び水含有排気ガスが発生するため、排気ガス処理の後続処理ステップを増やし、排気ガス処理の経済的コストがさらに増大する。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の主な目的は、従来の技術で排気ガス処理装置が排気ガス中のヒ素を除去して回収する場合に経済的コストが高すぎるという問題を解決するために、排気ガス処理装置、真空コーティングシステム及び排気ガス処理装置の操作方法を提供することである。
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、凝縮室と、凝縮室に連通した給気口、排気口及び材料排出口とを有する凝縮部であって、給気口から凝縮室内に導入された排気ガスを冷却することにより、排気ガス中の気体状態のヒ素を冷却して凝縮室の内壁面に凝縮させ、固体状態のヒ素を形成する凝縮部と、凝縮室内に回転可能に設置され、かつ一部の表面が凝縮室の内壁面に当接し、回転することによって凝縮室の内壁面に凝縮された固体状態のヒ素を掻き落とし、掻き落とされた固体状態のヒ素を材料排出口から排出させるスクレーパ部とを含む、排気ガス中のヒ素を除去して回収するための排気ガス処理装置を提供する。
【０００６】
さらに、凝縮室は円筒状であり、スクレーパ部はスクレーパ板であり、スクレーパ板の長さが凝縮室の直径又は半径と同じであり、かつスクレーパ板の厚さが凝縮室の高さと同じであり、スクレーパ板に少なくとも一つの通気孔が開設される。
【０００７】
さらに、材料排出口は鉛直方向において凝縮部の底部に位置する。
さらに、凝縮部はオーバーフロー室、入液口及び出液口をさらに有し、オーバーフロー室と凝縮室とが間隔を隔てて設置され、入液口及び出液口がいずれもオーバーフロー室に連通し、冷媒が順に入液口、オーバーフロー室及び出液口を流れて、凝縮室内の温度を制御する。
【０００８】
さらに、凝縮部は、筒体と、それぞれ筒体の両端にカバーして設置され、筒体との間で凝縮室を囲む二つのカバープレートとを含み、オーバーフロー室は、筒体及び／又は少なくとも一つのカバープレートに形成される。
【０００９】
さらに、カバープレートに取付孔が開設され、排気ガス処理装置はさらに駆動部を含み、駆動部は、一端が凝縮部に接続されかつ取付孔に位置するケースと、ケースの他端に設置され、かつケース内を貫通した駆動軸を介してスクレーパ部に接続される駆動部品と、ケース内に取り付けられ、かつ駆動軸の両端の位置にそれぞれ一つ設置される軸受とを含む。
【００１０】
さらに、排気ガス処理装置はさらにシールフランジを含み、ケースがシールフランジを介してカバープレートと接続され、ケースと駆動軸との間には密封用の磁性流体がある。
【００１１】
本発明の他の態様は、排気ガス放出口を有する真空コーティング機と、給気口が排気ガス放出口に連通した上記した排気ガス処理装置とを含む真空コーティングシステムを提供する。
【００１２】
本発明の他の態様は、上記排気ガス処理装置を操作するための排気ガス処理装置の操作方法であって、凝縮部の凝縮室の温度をヒ素の凝固点未満に制御するステップＳ１と、排気ガスを凝縮部の給気口から凝縮室に導入し、排気ガス中の気体状態のヒ素を凝縮室の内壁面と接触させて、凝縮室の内壁面に凝縮させ、固体状態のヒ素を形成するステップＳ２と、排気ガス処理装置の駆動部を起動するように制御し、スクレーパ部を回転させるように駆動し、スクレーパ部が回転して凝縮室の内壁面に凝縮された固体状態のヒ素を掻き落とした後に材料排出口から排出させるステップＳ３とを含む排気ガス処理装置の操作方法を提供する。
【００１３】
本発明の技術手段を適用すると、凝縮部は、凝縮室と、凝縮室に連通した給気口及び排気口とを有し、排気ガスを給気口から凝縮室内に導入し、凝縮部が排気ガスを冷却することにより、排気ガス中の気体状態のヒ素を冷却して凝縮室の内壁面に凝縮させて、固体状態のヒ素を形成した後、スクレーパ部が回転することによって固体状態のヒ素を掻き落とし、掻き落とされた固体状態のヒ素を重力の作用で材料排出口から凝縮室の外部に排出させ、ヒ素を除去した排気ガスを排気口から凝縮室の外部に排出させる。本出願に係る排気ガス処理装置は、構造が簡単であり、経済的コストが低く、排気ガス中のヒ素を効果的に除去して回収できる。
【００１４】
本出願の一部となる図面は、本発明をさらに理解するために提供され、本発明の例示的な実施例及びそれらの説明は、本発明を解釈するために用いられるが、本発明を不当に限定するものを構成しない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好ましい実施例に係る排気ガス処理装置を示す概略構成図である。
【図２】図１中の排気ガス処理装置を示す部分概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例中の図面を組み合わせて本発明の実施例の技術手段を明確かつ完全に説明するが、明らかに、ここで説明する実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。以下で少なくとも一つの例示的な実施例についての説明は例示的なものに過ぎず、本発明及びその応用又は使用を限定するものではない。本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をしない前提で得られた全ての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。
【００１７】
従来の技術の排気ガス処理装置が排気ガス中のヒ素を除去して回収する場合に経済的コストが高すぎるという問題を解決するために、本発明は、排気ガス処理装置、真空コーティングシステム及び排気ガス処理装置の操作方法を提供し、真空コーティングシステムは、前述した及び後述する排気ガス処理装置を含み、排気ガス処理装置の操作方法は、前述した及び後述する排気ガス処理装置を操作するために用いられる。
【００１８】
図１及び図２に示すように、排気ガス中のヒ素を除去して回収するための排気ガス処理装置は、凝縮部１０及びスクレーパ部２０を含み、凝縮部１０は、凝縮室１１と、凝縮室１１に連通した給気口１２、排気口１３及び材料排出口１４とを有し、凝縮部１０は、給気口１２から凝縮室１１内に導入された排気ガスを冷却することにより、排気ガス中の気体状態のヒ素を冷却して凝縮室１１の内壁面に凝縮させて、固体状態のヒ素を形成する。スクレーパ部２０は、凝縮室１１内に回転可能に設置され、かつスクレーパ部２０の一部の表面が凝縮室１１の内壁面に当接し、スクレーパ部２０が回転することによって凝縮室１１の内壁面に凝縮された固体状態のヒ素を掻き落とし、掻き落とされた固体状態のヒ素を材料排出口１４から排出させる。
【００１９】
本出願では、凝縮部１０は、凝縮室１１と、凝縮室１１に連通した給気口１２及び排気口１３とを有する。排気ガスを給気口１２から凝縮室１１内に導入し、凝縮部１０で排気ガスを冷却することにより、排気ガス中のヒ素を冷却して凝縮室１１の内壁面に凝縮させて、固体状態のヒ素を形成する。その後に、スクレーパ部２０が回転して固体状態のヒ素を掻き落とし、掻き落とされた固体状態のヒ素を重力の作用で材料排出口１４から凝縮室の外部に排出させ、ヒ素を除去した排気ガスを排気口１３から凝縮室１１の外部に排出させる。本出願に係る排気ガス処理装置は、構造が簡単であり、経済的コストが低く、排気ガス中のヒ素を効果的に除去して回収することができる。
【００２０】
また、本出願に係る排気ガス処理装置は、従来の技術における排気ガス処理装置に比べて、物理的方法を用い、化学試薬を必要とせず、廃水及び水含有排気ガスが発生しないため、排気ガス処理装置の経済的コストを低減する。また、スクレーパ部２０により凝縮室１１の内壁面に凝縮された固体状態のヒ素を回収し、従来の技術における高速遠心装置でヒ素を回収する技術手段に比べて、本出願は構造が簡単で、かつ操作しやすいという特徴を有する。
【００２１】
本出願では、凝縮室１１内の温度をヒ素の凝固点未満に制御することにより、排気ガス中の気体状態のヒ素を凝縮室１１の内壁に付着されたシート状の固体状態のヒ素に凝縮する。
【００２２】
図１に示すように、凝縮室１１は円筒状であり、スクレーパ部２０はスクレーパ板であり、スクレーパ板の長さが凝縮室１１の直径又は半径と同じであり、かつスクレーパ板の厚さが凝縮室１１の高さと同じであり、スクレーパ板に少なくとも一つの通気孔２１が開設される。このように、スクレーパ板を回転させるように制御すると、スクレーパ板の厚さ方向の両端の表面と、スクレーパ板の長さ方向の凝縮室１１の内壁面に当接する表面とによって、凝縮室１１の内壁面に凝縮された固体状態のヒ素を掻き落とす。また、スクレーパ板に少なくとも一つの通気孔２１が開設されると、排気ガスは通気孔２１からスクレーパ板の両側を流れることができ、掻き落とされた固体状態のヒ素も重力の作用で通気孔２１を通過して、材料排出口１４の内に直接的に落とし入れるか、又は材料排出口１４に落下することができる。
【００２３】
図１に示すように、材料排出口１４は鉛直方向において凝縮部１０の底部に位置する。このように、掻き落とされた固体状態のヒ素は重力の作用で凝縮部１０の底部へ凝集し、かつ重力の作用で順調に材料排出口１４から凝縮室１１の外部に排出できる。
【００２４】
図１及び図２に示すように、凝縮部１０はオーバーフロー室１５、入液口及び出液口をさらに有し、オーバーフロー室１５と凝縮室１１とが間隔を隔てて設置され、入液口及び出液口がいずれもオーバーフロー室１５に連通し、冷媒が順に入液口、オーバーフロー室１５及び出液口を流れて、凝縮室１１内の温度を制御する。このように、オーバーフロー室１５内に冷媒を循環的に導入することにより、凝縮室１１内の温度を制御し、さらに凝縮室１１内の排気ガスの冷却を実現することができる。
【００２５】
図１に示すように、凝縮部１０は筒体１６と二つのカバープレート１７を含み、二つのカバープレート１７がそれぞれ筒体１６の両端にカバーして設置され、二つのカバープレート１７と筒体１６との間で凝縮室１１が囲まれ、オーバーフロー室１５が筒体１６及び／又は少なくとも一つのカバープレート１７に形成される。
【００２６】
図１の好ましい実施例では、筒体１６に間隔を隔てて設置された給気口１２、排気口１３及び材料排出口１４が開設され、かつ給気口１２と排気口１３が対向して設置され、材料排出口１４が排気口１３に比べて給気口１２に近接して設置される。使用時に、材料排出口１４が筒体１６の鉛直方向での底部に位置することで、掻き落とされた固体状態のヒ素を重力の作用で順調に材料排出口１４から排出できる。排気ガスは、給気口１２から排気口１３に到達する過程では、凝縮室１１の内壁と十分に接触し、凝縮室１１内の温度がヒ素の凝固点よりも低いため、排気ガス中の気体状態のヒ素をシート状の固体状態のヒ素に凝縮し、凝縮室１１の内壁に付着する。
【００２７】
好ましくは、給気口１２に給気フランジが設置され、排気口１３に排気フランジが設置され、材料排出口１４に材料排出フランジが設置され、このように、排気ガス処理装置はフランジを介して他の装置と簡便に接続することができる。
【００２８】
好ましくは、給気口１２と排気口１３とがなす角は１７０°以上１９０°以下であり、給気口１２と材料排出口１４とがなす角は１５°以上４５°以下である。
【００２９】
好ましくは、給気口１２と排気口１３とがなす角は１８０°であり、このように、排気ガスが給気口１２から凝縮室１１内に入りかつ排気口１３から凝縮室１１の外部に排出することに寄与し、給気口１２と材料排出口１４とがなす角は３０°であり、このように、吸気フランジ、排気フランジ及び材料排出フランジの設置のための取付スペースを空けておく。
【００３０】
好ましくは、給気口１２及び／又は排気口１３は複数であり、給気口１２と排気口１３の数が同じでも異なってもよい。
【００３１】
本出願の一つの図示しない実施例では、一方のカバープレート１７に間隔を隔てて設置された給気口１２と材料排出口１４が開設され、他方のカバープレート１７に排気口１３が開設される。
【００３２】
図１及び図２に示すように、カバープレート１７に取付孔１７１が開設され、排気ガス処理装置はさらに駆動部３０を含み、駆動部３０はケース３１、駆動部品３２、軸受３３及び駆動軸３４を含む。ケース３１の一端が凝縮部１０に接続されかつ取付孔１７１に位置する。駆動部品３２がケース３１の他端に設置され、かつケース３１内を貫通した駆動軸３４を介してスクレーパ部２０に接続される。軸受３３がケース３１内に取り付けられ、かつ駆動軸３４の両端の位置にそれぞれ一つの軸受３３が設置される。好ましくは、凝縮部１０が一体の筒体構造であり、駆動部３０が筒体の頂部に取り付けられ、固体状態のヒ素が筒体の底部から排出される。
【００３３】
好ましくは、駆動部品３２はモータ、油圧モータ又は回転シリンダであり、モータ、油圧モータ又は回転シリンダを起動するように制御することにより、モータ、油圧モータ又は回転シリンダは駆動軸３４を介してスクレーパ部２０の回転を駆動する。図１及び図２に示す好ましい実施例では、駆動部品３２は回転シリンダである。
【００３４】
図１及び図２に示すように、排気ガス処理装置はさらにシールフランジ４０を含み、ケース３１がシールフランジ４０を介してカバープレート１７と接続され、ケース３１と駆動軸３４との間には密封用の磁性流体５０がある。このように、駆動部３０と凝縮部１０との間にシールフランジ４０が設置され、ケース３１と駆動軸３４との間に密封用の磁性流体５０があり、二重密封を設置することで有毒な排気ガスが外部環境に拡散することを回避することにより、排気ガス処理装置は高い使用安全性を有する。
【００３５】
本発明は、さらに、排気ガス放出口を有する真空コーティング機と、給気口１２が排気ガス放出口に連通した上記した排気ガス処理装置とを含む真空コーティングシステムを提供する。このように、本出願に係る真空コーティングシステムは、ガリウムヒ素を基材にコーティングする製造過程でヒ素を含む排気ガスが発生し、排気ガス処理装置の給気口１２を排気ガス放出口に連通することにより、真空コーティングシステムで発生した排気ガスを排気ガス処理装置に導入し、ヒ素を除去して回収する。
【００３６】
好ましくは、真空コーティングシステムはさらにヒ素を除去するためのフィルタを含み、排気ガス処理装置で処理された排気ガスをフィルタに導入し、さらに排気ガス中に残留したヒ素を処理し、真空コーティングシステムの環境性能をさらに向上させる。また、フィルタで処理したヒ素が少ないため、フィルタエレメントを頻繁に交換する必要がないため、真空コーティングシステムの排気ガス処理の経済的コストを低減する。
【００３７】
フィルタエレメント交換は、真空コーティング機を停止するように制御した後に手動で交換する必要があるため、作業者の作業負荷を増加させ、作業者の身体健康を害し、真空コーティング機の製造効率に影響を与え、本出願に係る真空コーティングシステムは、フィルタエレメントを頻繁に交換する必要がないため、真空コーティング機の製造効率を向上させることに役立ち、真空コーティングシステムの経済的コストを低減する。
【００３８】
本出願は、上記排気ガス処理装置を操作するための排気ガス処理装置の操作方法であって、凝縮部１０の凝縮室１１の温度をヒ素の凝固点未満に制御するステップＳ１と、排気ガスを凝縮部１０の給気口１２から凝縮室１１に導入し、排気ガス中の気体状態のヒ素を凝縮室１１の内壁面と接触させて、凝縮室１１の内壁面に凝縮させ、固体状態のヒ素を形成し、処理後の排気ガスを凝縮部１０の排気口１３から凝縮室１１の外部に排出するステップＳ２と、排気ガス処理装置の駆動部３０を起動するように制御し、スクレーパ部２０を回転させるように駆動し、スクレーパ部２０が回転して凝縮室１１の内壁面に凝縮された固体状態のヒ素を掻き落とした後に重力の作用で材料排出口１４から凝縮室１１の外部に排出させるステップＳ３とを含む排気ガス処理装置の操作方法をさらに提供する。
【００３９】
本出願に係る排気ガス処理装置は、化学的方法による除去を回避し、化学試薬を節約し、原料消費を減少させ、凝縮器を取り外して手動除去を行う必要がなく、作業者の作業負荷を軽減し、機械を停止してメンテナンスする時間を短縮し、作業者がヒ素と接触することを回避し、排気ガス処理装置の使用安全性を高め、フィルタとともに用いる場合、フィルタエレメントの耐用年数を大幅に増加させ、フィルタのフィルタエレメントの交換頻度を低減し、高い密封性能を有し、排気ガスの漏れを回避することができるという利点を有する。
【００４０】
以上の記載は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明に様々な変更と変化を行うことができる。本発明の精神及び原則内で行われる全ての修正、均等置換、改良等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  凝縮部、１１  凝縮室、１２  給気口、１３  排気口、１４  材料排出口、１５  オーバーフロー室、１６  筒体、１７  カバープレート、１７１  取付孔、２０  スクレーパ部、２１  通気孔、３０  駆動部、３１  ケース、３２  駆動部品、３３  軸受、３４  駆動軸、４０  シールフランジ、５０  磁性流体。
【図１】
2019217490.tif 000003
【図２】
2019217490.tif 000004