(57)【要約】【課題】ガス流中のガス状汚染物と反応できる構成要素（１０６）を持つシステムを提供する。【解決手段】浄化装置アッセンブリ（１０２）をガス流中に位置決めでき、構成要素（１０６）がガス状汚染物と反応するのと実質的に同じ方法でガス状汚染物と反応する浄化媒体（１１２）を含む。【選択図】図１
2004524146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流中のガス状汚染物と反応できる構成要素を持つシステムにおいて、前記ガス流中で前記構成要素の上流に位置決めできる浄化装置アッセンブリは、粒状材料でできた床及び繊維質の材料の塊のうちの少なくとも一方を含む浄化媒体を含み、前記浄化媒体の材料は、前記構成要素がガス状汚染物と反応するの実質的に同様の方法でガス状汚染物と反応し、これによってガス流中のガス状汚染物を減少する、浄化装置アッセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の浄化装置アッセンブリにおいて、前記浄化媒体は、粒状材料でできた床を含み、前記粒状材料の粒子は少なくとも金属の表面を有し、粒径が約１００μｍ以下である、浄化装置アッセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載の浄化装置アッセンブリにおいて、前記金属は、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銅、銀、金、亜鉛、バナジウム、及びクロム、及びこれらの金属の混合物からなる群から選択される、浄化装置アッセンブリ。
【請求項４】
請求項２に記載の浄化装置アッセンブリにおいて、前記粒状材料でできた床は、粒径が約１００μｍ以下の非結合プラチナ粒子でできた充填床を含み、前記浄化装置アッセンブリは、前記プラチナ粒子を収容するため、前記床の上流及び下流に多孔質障壁を更に含む、浄化装置アッセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載の浄化装置アッセンブリにおいて、前記浄化媒体は、繊維質の材料の塊を含み、前記繊維質の材料の繊維は、少なくとも、金属の表面を有する、浄化装置アッセンブリ。
【請求項６】
請求項５に記載の浄化装置アッセンブリにおいて、前記繊維質の材料の塊はプレフォームを形成する、浄化装置アッセンブリ。
【請求項７】
ガス流中のガス成分と反応できる構成要素を持つシステムで使用するための浄化装置において、前記浄化装置は前記ガス流中に前記構成要素の上流で位置決めでき、フィルタ及び浄化媒体を含み、前記浄化媒体は前記ガス流中に前記フィルタとは別個に位置決めされており、前記浄化媒体は、前記構成要素がガス状汚染物と反応するのと実質的に同じ方法でガス状汚染物と反応する材料を含む、浄化装置。
【請求項８】
請求項７に記載の浄化装置において、前記フィルタは高効率フィルタを含む、浄化装置。
【請求項９】
請求項８に記載の浄化装置において、前記高効率フィルタのガス除去効率は、３ｎｍの粒子に対して１０ｅ９程度である、浄化装置。
【請求項１０】
請求項７、８、又は９に記載の浄化装置において、前記浄化媒体は、少なくとも金属の表面を有し粒径が約１００μｍ以下である粒子でできた床を含み、前記金属は、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銅、銀、金、亜鉛、バナジウム、及びクロム、及びこれらの金属の混合物からなる群から選択される、浄化装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の浄化装置において、前記金属にはプラチナが含まれる、浄化装置。
【請求項１２】
請求項７、８、又は９に記載の浄化装置において、前記浄化媒体は繊維質の材料の塊を含み、前記繊維質の材料の繊維は少なくとも金属の表面を有し、前記金属は、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銅、銀、金、亜鉛、バナジウム、及びクロム、及びこれらの金属の混合物からなる群から選択される、浄化装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の浄化装置において、前記繊維質の材料の塊はプレフォームを形成する、浄化装置。
【請求項１４】
ガス流を浄化するための浄化装置アッセンブリにおいて、この浄化装置アッセンブリは浄化媒体を有し、粒状材料でできた床及び繊維質の材料の塊のうちの少なくとも一方を含み、前記材料は、少なくとも金属の表面を有し、前記金属は、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銅、銀、金、亜鉛、バナジウム、及びクロム、及びこれらの金属の混合物からなる群から選択される、浄化装置アッセンブリ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の浄化装置アッセンブリにおいて、前記金属にはプラチナが含まれる、浄化装置アッセンブリ。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の浄化装置アッセンブリにおいて、前記浄化媒体は、粒状材料でできた床を含み、前記粒状材料の粒子の粒径は約１００μｍ以下である、浄化装置アッセンブリ。
【請求項１７】
請求項１４又は１５に記載の浄化装置アッセンブリにおいて、前記浄化媒体は、プレフォームを形成する繊維質の材料の塊を含む、浄化装置アッセンブリ。
【請求項１８】
ガス流から汚染物を除去するための浄化装置において、入口及び出口を持ち、これらの入口と出口との間にガス流通路を画成するハウジング、粒子汚染物を除去するために前記ハウジングの前記ガス流通路内に配置されたフィルタ、及び前記ハウジングの前記ガス流通路内に協働的に前記フィルタとは別個に配置された浄化装置アッセンブリを含み、前記浄化装置アッセンブリは、前記ガス流中のガス状汚染物と反応できる少なくとも金属の表面を持つ浄化媒体を含む、浄化装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の浄化媒体において、前記浄化装置アッセンブリは前記ハウジング内に配置されている、浄化媒体。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の浄化装置において、前記浄化媒体は前記フィルタの上流に位置決めされている、浄化装置。
【請求項２１】
請求項１８、１９、又は２０に記載の浄化装置において、前記浄化媒体は、粒状金属でできた床を有し、前記金属は、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銅、銀、金、亜鉛、バナジウム、及びクロム、及びこれらの金属の混合物からなる群から選択され、前記金属粒子の粒径は、約１００μｍ以下である、浄化装置。
【請求項２２】
請求項１８乃至２１のうちのいずれか一項に記載の浄化装置アッセンブリにおいて、前記フィルタは高効率フィルタを含む、浄化装置アッセンブリ。
【請求項２３】
ガス流中のガス状汚染物と反応できる構成要素を保護するための方法において、前記ガス流を前記構成要素の上流の浄化媒体と接触させる工程を含み、前記ガス流を前記浄化媒体と接触させる前記工程は、前記構成要素がガス状汚染物と反応するのと実質的に同じ方法でガス状汚染物と反応する粒状材料でできた床及び繊維質の材料の塊の少なくとも一方と前記ガス流を接触させる工程を含む、方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、前記ガス流を前記浄化媒体と接触させる前記工程は、前記ガス流中のほぼ全てのガスを前記浄化媒体に通す工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス流を浄化するための装置及び方法に関する。更に詳細には、本発明は、ガス状汚染物を含む汚染物をガス流から除去するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業において、製品製造システムで高純度のガス流が使用されている。これらのシステムには、チューブ、バルブ、オリフィス、及び流れセンサ、圧力センサ、及び温度センサ等のセンサを含む様々な構成要素が設けられている。例えば、半導体産業では、シリコンウェーハ製造システムで高純度窒素ガス流を使用する。システムは、窒素ガス流中の酸素量を監視するための酸素センサを含み、この酸素センサはプラチナ金属でできていてもよい。
【０００３】
残念なことに、高純度のガス流にはガス状汚染物が含まれる場合が多く、こうしたガス状汚染物がシステムの構成要素と化学的に又は物理的に反応して悪影響をもたらす場合がある。これらのガス状汚染物の発生源はシステムの外部にあるが、多くの場合、ガス状汚染物がシステム自体の内部で発生し、例えば製品製造プロセス中に発生する。例えば、シリコンウェーハ製造プロセス中にＳｉＯ及び他のガス状汚染物が発生する。これらのガス状汚染物は、窒素ガス流中に掃入し、酸素センサまで運ばれる。酸素センサのプラチナ金属がガス状汚染物と反応し、酸素センサを損傷する。こうした種類の悪影響を及ぼす反応は、多くの様々なシステムの多くの構成要素について生じ、構成要素が損傷するとシステムにより製造される製品の信頼性が大幅に低下する。従って、これらのシステムの構成要素には、常に再較正が行われ、こうしたことが起こらないようにする徹底的な保守が行われ、早期破損が頻繁に生じ、これにより頻繁に停止され、これによりシステムの効率が大幅に低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施例は、上文中に説明した問題点のうちの一つ又はそれ以上並びにガス流中の汚染物と関連した多くの他の問題点に対処しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの特徴によれば、ガス流中のガス状汚染物と反応できる構成要素を持つシステムで浄化装置アッセンブリを使用できる。浄化装置アッセンブリは、ガス流中で構成要素の上流に位置決めでき、浄化装置アッセンブリは粒状材料でできた床又は繊維質の材料の塊を含む。浄化媒体の材料は、構成要素がガス状汚染物と反応するのと実質的に同じ方法でガス状汚染物と反応し、これによりガス流中のガス状汚染物を減少するか或いはなくすように選択される。
【０００６】
本発明の別の特徴によれば、浄化装置は、ガス流中のガス状汚染物と反応できる構成要素を持つシステムで使用できる。浄化装置は、ガス流中で構成要素の上流に位置決めでき、浄化装置はフィルタ及び浄化媒体を含む。フィルタは粒子状汚染物をガス流から除去する。浄化媒体はガス流中にフィルタとは別個に位置決めされる。浄化媒体は、構成要素がガス状汚染物と反応するのと実質的に同じ方法でガス状汚染物と反応し、これによってガス状汚染物をガス流から減少し、場合によってはなくすように選択された材料を含む。
【０００７】
本発明の更に別の特徴によれば、ガス流を浄化するための浄化装置アッセンブリは、浄化媒体を含む。浄化媒体は、粒子材料でできた床又は繊維質の材料の塊を含み、材料は少なくとも一つの金属の表面を有する。浄化媒体の金属は、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銅、銀、金、亜鉛、バナジウム、及びクロム、及びこれらの金属の混合物であってもよい。
【０００８】
本発明の別の特徴によれば、ガス流から汚染物を除去するための浄化装置は、ハウジング、浄化装置アッセンブリ、及びフィルタを含む。ハウジングは入口及び出口を有し、これらの入口と出口との間にガス流路を画成する。浄化装置アッセンブリは、ハウジングのガス流通路にフィルタとは別個に配置されている。浄化装置アッセンブリは、ガス流中のガス状汚染物と反応できる金属の表面を持つ浄化媒体を含む。フィルタは、ハウジングのガス流通路に配置され、ガス流から粒子状汚染物を除去する。
【０００９】
本発明の別の特徴によれば、ガス流中のガス状汚染物と反応できる構成要素を保護する方法は、ガス流が構成要素を通って差し向けられる前にガス流を浄化媒体に通す工程を含む。ガス流を浄化媒体に通す工程は、構成要素がガス状汚染物と反応するのと実質的に同じ方法でガス状汚染物と反応する粒状材料でできた床又は繊維質の材料の塊にガス流を通し、これによってガス流からガス状構成物を減少するか或いは場合によってはなくす工程を含む。
【００１０】
本発明を具体化する装置及び方法は、本発明のこれらの様々な特徴のうちの一つ又はそれ以上を含む。ガス流中のガス状汚染物と反応する材料又は金属の表面を持つ浄化媒体を特徴とする実施例がシステムの構成要素を非常に効果的に保護する。浄化媒体は、構成要素の上流に配置でき、そのため、ガス状汚染物は先ず最初に浄化媒体と反応する。ガス状汚染物との反応にあたり、浄化媒体がガス流からガス状汚染物を引出し、又は他の態様でガス状汚染物が構成要素を損傷できないようにする。従って、高度に浄化したガス流が、構成要素を全く損傷することなく、浄化媒体を及び構成要素を通過し続ける。
【実施例】
【００１１】
本発明によるガス流浄化装置及び浄化方法は、システムの一つ又はそれ以上の構成要素をガス流中のガス状汚染物から保護するのに使用できる。ガス流と接触するシステムの任意の構成要素、例えばチューブ壁、バルブ、オリフィス、センサ、及びトランスデューサを含む構成要素を保護できる。ガス流には、例えば、窒素、アルゴン、水素、及びヘリウム等の高純度プロセスガスを含む任意のプロセスガスが含まれる。ガス状汚染物には、例えばアルシン等の有機金属化合物、ホスフィン、及び珪素含有ガス、例えばＳｉＯ２を含む様々なガスが含まれる。この他のガス状汚染物には二酸化炭素及び炭化水素が含まれる。
【００１２】
構成要素は、物理的方法及び化学的方法の両方の様々な方法でガス状汚染物と悪い反応をする。例えば、ガス状汚染物は、ガス流中の構成要素の一つ又はそれ以上の材料上に、めっき、凝縮、凝集、吸着、吸収、又は他の態様で付着する。択一的に、又は追加的に、ガス状汚染物は、構成要素の材料を酸化し、還元し、構成要素の材料と錯体を形成し、又は構成要素の材料との反応を触媒する。本発明を実施する浄化装置は、例えば、構成要素の上流でガス流中に浄化装置を挿入することによって、構成要素と作動的に関連していてもよい。好ましい実施例では、浄化装置には、この浄化装置が設けられていない場合に悪影響が及ぼされる保護される構成要素の材料とほぼ同じ方法で悪影響が及ぼされる、即ち構成要素を犠牲的に保護する浄化媒体を含む。例えば、浄化媒体は、この浄化媒体がない場合に構成要素がガス状汚染物と反応するのとほぼ同様の態様でガス状汚染物と反応でき、これによって、ガス状汚染物をガス流から引き出すか或いは、他の方法、例えばガス状汚染物の物理的又は化学的性質を変化させることによって、ガス状汚染物が構成要素を損傷できないようにする。
【００１３】
本発明を具体化する浄化装置は、様々な方法で形成できる。浄化装置１００の一例を図１の断面に示す。一般的には、浄化装置１００は、ハウジング１０１、及びこのハウジング１０１と作動的に関連した浄化装置アッセンブリ１０２を含む。ハウジングは、例えばポリマー材料やステンレス鋼のような金属を含む、ガス流と適合性の任意の適当な不透過性材料から形成されているのがよい。ハウジング１００は、好ましくは、少なくとも一つの入口１０３及び少なくとも一つの出口１０４を含み、入口１０３と出口１０４との間にガス流通路を画成する。しかしながら、ハウジングは任意の特定の形状に限定されない。例えば、ハウジングは、超小型電子技術産業用の上取り付けアッセンブリ又はＴ型アッセンブリとして設計でき、入口及び出口の両方がハウジングの同じ端部に設けられていてもよい。例示の実施例では、ハウジング１０１は、入口１０３が一端に設けられており且つ出口１０４が他端に設けられた円筒形形体を持つインラインアッセンブリとして設計されていてもよい。入口１０３及び出口１０４は、継手として形成されていてもよいし、保護されるべきシステムの構成要素１０６と流動学的に連通できるガス供給ライン１０５の対応する継手に接合されていてもよい。更に、ハウジングは、一部品構造であってもよいし、多部品構造であってもよい。例えば、ハウジングは、浄化装置アッセンブリ用のキャビティを画成する本体、及びこの本体に取り外し自在に又は永久的に取り付けられたヘッド又はベースを含んでもよい。例示の実施例では、ハウジング１０１は、好ましくは、二つの中空の、全体に円筒形の部分、例えば入口部分１１０及び出口部分１１１を含む。これらの部分は、例えば接着や溶接等で永久的に連結されている。
【００１４】
浄化装置アッセンブリは、ハウジングに様々な方法で協働するように配置されているのがよい。例えば、浄化装置アッセンブリは、ハウジングの入口及び／又は出口のところに、又はハウジング内に取り付けることができる。浄化装置アッセンブリは、ハウジング内の単一の構成要素であってもよいし、ハウジングが浄化装置アッセンブリ及び一つ又はそれ以上の追加の構成要素、例えば保護されるべき構成要素等を含んでもよい。例えば、浄化装置アッセンブリをハウジングの入口の近くに取り付け、浄化装置アッセンブリによって保護されるべき構成要素をハウジング内に入口と出口との間に取り付けることができる。浄化装置アッセンブリは、様々な方法でハウジングに装着できる。例えば、浄化装置アッセンブリは、ハウジングに又はハウジング内に取り外し自在に取り付けられていてもよいし、永久的に取り付けられていてもよい。浄化装置アッセンブリは、好ましくは、ガス流路又はガス流を完全に横切ってハウジングに又はハウジング内に装着される。しかしながら、浄化装置アッセンブリは、ガス流を完全には横切らないが、下流の構成要素を保護するのに十分な量のガス状汚染物を除去するか或いは他の方法で無害にするのに十分にガス流と接触するように、ガス流中に配置されていてもよい。例示の実施例では、浄化装置アッセンブリ１０２は、好ましくは、ハウジング１０１が画成するガス流路を完全に横切って配置されており、例えば浄化装置アッセンブリ１０２をハウジング１０１に接着したり溶接したりすることによってハウジング１０１に永久的に取り付けられている。
【００１５】
浄化装置アッセンブリは、様々な形体を備えることができる。例えば、浄化装置アッセンブリは、ガス流が軸線方向に通過できる、全体に円板状形体を備えていてもよいし、頑丈な全体に円筒形の形体を備えていてもよい。別の例では、浄化装置は、ガス流が内側から外側へ又は外側から内側へ半径方向に通過できる中空の全体に円筒形の形体を備えていてもよい。更に別の例では、浄化装置アッセンブリは全体にカップ状形体を備えていてもよい。これらの形体のうちの任意の形体の断面は、例えば円形又は多角形等の規則的形体を備えていてもよいし、不規則な形体を備えていてもよい。例示の実施例では、浄化装置アッセンブリ１０２は、好ましくは、全体的に円形断面の、全体的に円板状の形体を備えている。更に、浄化装置アッセンブリは単一部品構造として形成されていてもよいし、多部品構造として形成されていてもよい。浄化装置アッセンブリは、好ましくは、一つ又はそれ以上の浄化媒体を含み、一つ又はそれ以上の浄化媒体を支持するための追加の構造を備えていてもよい。例示の実施例では、浄化装置アッセンブリ１０２は、環状リング即ちスプール１１３及び上下の多孔質障壁１１４、１１５によって収容された浄化媒体１１２を含む。しかしながら、支持構造は、例えば浄化媒体の性質に応じて各々を大幅に変更できる。幾つかの実施例では、ハウジングが、任意の追加の支持構造なしで、浄化媒体を支持してもよい。
【００１６】
浄化媒体の材料は、好ましくは、保護を受ける構成要素の材料が、浄化媒体が設けられていない場合にガス状汚染物によって悪影響が及ぼされるのと実質的に同じ方法でガス状汚染物によって悪影響が及ぼされる材料でできている。かくして、浄化媒体の材料は、保護を受ける構成要素の材料と同じであってもよいし、保護を受ける構成要素の材料と同様であってもよく、即ちガス成分と実質的に同じ態様で反応できる。例えば、システム内の様々な構成要素を保護しようとする場合には、二つ又はそれ以上の浄化媒体を含んでもよい。多くの実施例について、浄化媒体の材料は、好ましくは金属を含み、多くの場合、例えば、貴金属及び第ＶＩＩＩ族の金属が含まれる。更に好ましくは、浄化媒体の金属は、以下に列挙する金属のうちの一つ又はそれ以上を含んでもよい。即ち、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銅、銀、金、亜鉛、バナジウム、及びクロム、及びこれらの金属の混合物のうちの一つ又はそれ以上を含んでもよい。浄化媒体の材料は、単一の成分、例えば単一の金属だけを含んでもよいし、収着剤や触媒等の追加の金属及び／又は非金属を含む、様々な他の成分と組み合わせてもよい。
【００１７】
浄化媒体は、任意の適当な形態を備えていてもよい。例えば、浄化媒体１１２は、一つ又はそれ以上の層をなした一つ又はそれ以上の繊維質の材料の塊の形態、例えばマット、ガーゼ、ウール、不織ウェブ、又はメッシュ、例えば織製ウェブ等の形態であってもよい。繊維質の材料の繊維は、１インチの数千分の一程度の任意の適当な直径、数インチ程度の任意の適当な長さを有する。繊維は、ガス状汚染物と反応するように選択された、浄化装置材料の実質的に純粋な形態であってもよい。例えば、各繊維は、全体が金属でできていてもよい。変形例では、各繊維は、選択された浄化装置材料及び一つ又はそれ以上の他の材料の組み合わせでできていてもよい。しかしながら、好ましくは、繊維は、少なくとも、選択された浄化装置材料をガス流と接触できる表面として含む。例えば、各繊維は、金属、セラミック、又は選択された浄化装置材料で任意の適当な方法でコーティングされたポリマーをベースとした材料を含んでもよい。好ましくは、繊維質の材料の塊を圧縮し、密度を均等にする。更に好ましくは、繊維質の材料の塊は、プレフォーム、例えば所定寸法を持つ繊維質構造として形成されていてもよく、プレフォームは、円板状形体又は円筒形形体等の任意の適当な形体を備えていてもよい。
【００１８】
変形例では、浄化媒体１１２は、粒状材料でできた一つ又はそれ以上の床を含んでもよい。粒状材料は、ビード状、顆粒状、又は粉体状であってもよく、個々の粒子は、樹枝状、針状、フィブリル状、及び球状を含む様々な規則的な又は不規則な形状を備えていてもよい。粒子は、ガス状汚染物と反応するように選択された浄化装置材料の実質的に純粋な形態であってもよい。例えば、各粒子は、全体が金属でできていてもよい。別の態様では、各粒子は、選択された浄化装置材料及び一つ又はそれ以上の他の材料の組み合わせでできていてもよい。しかしながら、好ましくは、粒子は、少なくとも、ガス流が接触する表面として選択された材料を含む。例えば、粒子は、金属、セラミック、又は選択された浄化装置材料で任意の適当な方法でコーティングしたポリマーをベースとした材料でできていてもよい。粒状材料の公称粒径及び量及び粒子床の大きさは、床の所望の容量及び効率等のファクタ及び所望の流れパラメータ、例えば床の前後の圧力降下及び流量に応じて大幅に変化させることができる。幾つかの実施例では、粒状材料の粒径は、粒子床の横方向寸法、例えば直径、の約二十分の一以下であり、更に好ましくは横方向寸法の約百分の一以下である。更に、粒状材料でできた床は、例えば、バインダーによって、又は繊維質母材内に、又は粒子を互いに及び／又は基材に焼結結合することによって動かないようにされていてもよい。好ましくは、床の粒子は互いに結合されておらず、床の流動化が起こらないようにし及び／又はガス流が床を通って流れるときに床にチャンネルが形成されないようにするのに十分に密に床内に充填されている。粒状材料でできた床は、ハウジングを完全に充填しているのがよく、又は粒状材料がハウジングの内部容積以下を充填しているのがよい。
【００１９】
例示の実施例では、浄化媒体１１２は、好ましくは、半径方向で環状リング１１３内に収容された粒状材料でできた床を含む。例えば、浄化媒体１１２は、環状リング１１３内に密に充填された粒状材料でできた床を含んでもよい。環状リングの内径は、ハウジングの内径よりも大きくてもよいが、好ましくはハウジング１０１の内径と実質的に等しくてもよく、或いは更に好ましくはハウジング１０１の内径よりも幾分小さくてもよい。環状リング１１３の厚さ及び内径は、床内に収容されるべき粒状材料の量及び粒径等のファクタに応じて変化できる。例えば、粒状材料の床は、直径が約１９．０５ｍｍ（約０．７５インチ）又はそれ以下、例えば約１２．７ｍｍ（約０．５０インチ）又はそれ以下であってもよく、厚さが約６．３５ｍｍ（約０．２５０インチ）又はそれ以下、例えば約３．１７５ｍｍ（約０．１２５インチ）又はそれ以下であってもよく、床は、粒径が約１００μｍ又はそれ以下の、例えば約１０μｍ乃至約４５μｍの範囲内の金属粒子を約３ｇ又はそれ以下、例えば約２ｇ又はそれ以下含んでもよい。プラチナ表面を持つ酸素センサをガス流中で保護することを意図した実施例については、マサチューセッツ州ワードヒルのジョンソン・マシュー社のアルファアエザールから入手できる、プラチナ金属粒子を浄化装置材料として選択できる。
【００２０】
好ましくは、粒状材料を床内に軸線方向で収容するため、多孔質障壁１１４、１１５が床の両側に配置される。多孔質障壁は例えば溶接によってそれらの縁部に沿って結合でき、粒状材料でできた床を大きな追加の構造なしで完全に収容する。例示の実施例では、これらの多孔質障壁は、粒状材料でできた床を例えば環状リング１１３の内部に収容するため、環状リング１１３等の追加の支持構造と協働するように構成されている。多孔質障壁１１４、１１５の開口部の大きさは床内の粒状材料の粒径で決まり、粒状材料が比較的微細であるということは、多孔質障壁の開口部が小さいということを示す。多孔質障壁は、繊維質ウェブ、メッシュ、多孔膜、又は多孔質複合材料等の任意の適当な多孔質構造を含み、金属やポリマー等の任意の適当な材料から形成できる。例示の実施例では、上流側の多孔質障壁１１４は、好ましくは、複合ガス除去効率が０．４μｍで約１０ｅ２の焼結リジメッシュ（Ｒｉｇｉｍｅｓｈ）（リジメッシュは登録商標である）（Ｋ等級）多孔質媒体層で挟まれたＰＭＦ（ＰＭＦは登録商標である）３１６Ｌステンレス鋼多孔質媒体層を含む多孔質複合材料を有する。
【００２１】
下流側の多孔質障壁１１５は、上流側の多孔質障壁１１４と同じであってもよいし同様であってもよい。しかしながら、多くの実施例において、下流側の多孔質障壁は、３ｎｍの粒子に対して所定のガス除去効率を持つ、例えば１０ｅ２程度のガス除去効率を持つ、更に好ましくは１０ｅ６程度のガス除去効率を持つ、更にもっと好ましくは１０ｅ９程度のガス除去効率を持つ高効率フィルタを含むのがよい。高効率フィルタは、ポール社からミニウルトラメット−Ｌ（Ｍｉｎｉ  ＵＬＴＲＡＭＥＴ−Ｌ（登録商標））１１００シリーズアッセンブリの商標で入手できる。高効率フィルタは、浄化材料の粒子を床内に収容するのに役立つばかりでなく、ガス流から固体汚染物を除去することも行う。浄化媒体１１２は、好ましくは、高効率フィルタの上流に配置されるが、高効率フィルタの下流に配置してもよいし、高効率フィルタの部分間に挟まれていてもよい。しかしながら、好ましい実施例では、浄化媒体は、高効率フィルタの上流であろうと下流であろうとフィルタ内に配置されていようと、ガス流中に高効率フィルタとは別個に配置され、例えば浄化媒体及びフィルタは、好ましくは、ガス流内の別個の位置に位置決めされる。例えば選択された浄化材料で高効率フィルタをコーティングすることによる浄化媒体と高効率フィルタとの組み合わせは、設計上の妥協となり、性能が低下する。
【００２２】
浄化装置は、例えば浄化装置の所望の形体や浄化媒体の性質に応じて様々な方法で製造できる。例えば、例示の実施例では、下流側の多孔質障壁１１５、例えば高効率フィルタは、ハウジング１０１の出口部分１１１の開放端と環状リング１１３のリムとの間に接合されているのがよい。これらの構成要素は、好ましくは、結合によって、例えば接着剤又は溶剤結合によって、更に好ましくは溶接によって接合される。これにより構成要素は互いに対してシールされ、下流側の多孔質障壁１１５の側縁部をシールし、下流側の障壁１１５を環状リング１１３の面にきつく押し付け、下流多孔質障壁１１５と環状リング１１３との間にポケットを画成する。
【００２３】
浄化媒体１１２は、保護されるべき構成要素の材料に従って選択されるのがよく、ポケット内に位置決めされる。例えば、保護される構成要素に従って選択された繊維質材料塊をポケット内に位置決めできる。詳細には、繊維質の塊をなした、ポケットの寸法と対応する、例えばポケットよりも寸法が僅かに大きいプレフォームを、好ましくはプレフォームの縁部と環状リングの内壁との間を締まり嵌めにして、ポケットに挿入してもよい。別の態様では、保護されるべき構成要素に従って選択された粒状材料でできた床がポケット内に設けられてもよい。粒状材料は、下流側の多孔質障壁１１５上のポケットに湿式堆積されていてもよいが、好ましくは、任意の適当な方法で乾式堆積される。例えば、所定量の選択された粒状材料をポケット内に乾式堆積し、例えば振動及び／又は力によって圧縮し、床を充填する。次いで、選択された粒状材料の追加の量を再び乾式堆積し、圧縮する。このプロセスは、選択された粒状材料でできた充填された床でポケットが一杯になるまで、又は更に好ましくは僅かに過剰充填されるまで続行される。
【００２４】
浄化媒体を環状リング１１３のポケットに堆積させた後、上流側の多孔質障壁１１４をハウジング１０１の入口部分１１０の開放端と環状リング１１３の反対側のリムとの間に接合する。この場合も、これらの構成要素は、好ましくは、接着又は溶接によって結合され、これにより、これらの構成要素は互いにシールされ、上流側の多孔質障壁１１４の外縁部をシールし、上流側の多孔質障壁１１４を環状リング１１３の面にぴったりと押し付け、浄化媒体１１２を環状リング１１３のポケット内にぴったりと閉じ込める。
【００２５】
浄化装置は、製造された後、例えば浄化装置をガス供給ライン１０５に挿入することによって、保護されるべき構成要素１０６の上流でガス流中に配置される。ガス流は、浄化装置１００を通るガス供給ライン１０５に沿って通過し、ガス流中のガスの大部分、好ましくは全部が、例えば浄化媒体１１２を通過して、浄化媒体１１２と接触する。ガス流中のガス状汚染物は、浄化媒体がない場合に構成要素１０６の材料がガス状汚染物と反応するのと実質的に同じ方法で浄化媒体１１２と反応する。浄化媒体１１２は、構成要素１０６と同様の方法でガス状汚染物と反応することによって、ガス状汚染物をガス流中から引出して実質的にガス流中のガス状汚染物の量を減らし、及び／又は他の方法で、例えばガス状汚染物と化学的に反応してガス状汚染物を構成要素１０６にとって無害な物質に変換することによってガス状汚染物が構成要素１０６を害することができないようにする。
【００２６】
ガス流は、浄化媒体１１２から、高効率フィルタを通過し、次いで構成要素１０６を通過する。ガス流が浄化媒体１１２で浄化されるため、構成要素１０６はガス流による害を受けない。かくして、構成要素１０６は、遙かに長時間に亘って更に確実に機能し、損傷した構成要素の再較正、保守及び／又は交換を行うための頻繁な停止をなくす。従って、システムは、遙かに効率的に且つ確実に作動する。
【００２７】
本発明を幾つかの詳細において様々な実施例によって説明したが、本発明は、様々な変形例及び別形態が考えられ、上文中に説明し例示した特定の実施例に制限されない。例えば、浄化装置アッセンブリは、繊維質材料の塊及び粒状材料製の床の両方を、別々に又は互いの中で分散させて備えていてもよい。更に、例示の実施例では、浄化装置アッセンブリは、ガス流を横切って、及び保護を受ける構成要素から離して配置された浄化媒体を含む。別の態様では、浄化装置アッセンブリは、浄化媒体を含む任意の他の多孔質構造を含んでもよい。この多孔質構造は、構成要素を封入し又は他の態様で覆い、構成要素を流体流れ内のガス状汚染物から保護する。例えば、浄化装置アッセンブリは、構成要素を保護するために選択された材料から形成されているか或いはその材料でコーティングされた多孔質ジャケットを含んでもよい。かくして、以上開示した特定の実施例は、本発明を限定しようとするものではなく、逆に、本発明は、特許請求の範囲によって定義された本発明の精神及び範囲内の全ての変形及び変更を含もうとするものである。
【００２８】
本明細書中で引用した公開物、特許、及び特許出願を含む全ての文献に触れたことにより、これらの文献に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】構成要素を持つシステムの浄化装置の一例の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００  浄化装置
１０１  ハウジング
１０２  浄化装置アッセンブリ
１０３  入口
１０４  出口
１０５  ガス供給ライン
１０６  保護されるべき構成要素
１１０  入口部分
１１１  出口部分
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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