(57)【要約】【課題】  長時間にわたる有害ガス成分の継続測定を確実に行うことができる有害ガス検知方法及び装置を提供する。【解決手段】  有害ガス成分との接触によって変色する粒状の検知剤に測定対象ガスを接触させて前記検知剤の変色を変色検出手段で光学的に検出することによって前記測定対象ガス中の有害ガス成分の含有状態を検知する有害ガス検知方法において、前記検知剤の平均粒径を、前記変色検出手段の検出範囲の最短寸法に対して１／５未満とし、かつ、２００μｍ以上とする。【選択図】  図１
2016080484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害ガス成分との接触によって変色する粒状の検知剤に測定対象ガスを接触させて前記検知剤の変色を変色検出手段で光学的に検出することによって前記測定対象ガス中の有害ガス成分の含有状態を検知する有害ガス検知方法において、前記検知剤の平均粒径を、前記変色検出手段の検出範囲の最短寸法に対して１／５未満とし、かつ、２００μｍ以上とすることを特徴とする有害ガス検知方法。
【請求項２】
前記測定対象ガスは、有害ガス成分を含む排ガスを排出する設備から排出される前記排ガスの除害処理を行う除害装置から導出した処理ガスであり、該除害装置に用いられている除害剤の使用開始から破過に至るまでの期間中に継続して有害ガス成分の含有状態を検知して除害剤の破過を判定することを特徴とする請求項１記載の有害ガス検知方法。
【請求項３】
前記検知剤は、前記除害剤が充填されている除害筒の下流側に充填されていることを特徴とする請求項２記載の有害ガス検知方法。
【請求項４】
前記検知剤は、両端に配管接続部を有する検知管内に充填されていることを特徴とする請求項１又は２記載の有害ガス検知方法。
【請求項５】
前記検知剤は、変色が非可逆でであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の有害ガス検知方法。
【請求項６】
少なくとも一部に透明部を有する検知管内に、有害ガス成分との接触によって変色する粒状の検知剤を充填し、前記検知管内に測定対象ガスを流通させて前記検知剤の変色を検知管の外部から変色検出手段で光学的に検出することによって前記測定対象ガス中の有害ガス成分の含有状態を検知する有害ガス検知装置において、前記検知剤の平均粒径を、前記変色検出手段の検出範囲の最短寸法に対して１／５未満とし、かつ、２００μｍ以上としたことを特徴とする有害ガス検知装置。
【請求項７】
前記測定対象ガスは、有害ガス成分を含む排ガスを排出する設備から排出される前記排ガスの除害処理を行う除害装置から導出した処理ガスであることを特徴とする請求項６記載の有害ガス検知装置。
【請求項８】
前記検知剤は、変色が非可逆でであることを特徴とする請求項６又は７記載の有害ガス検知装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害ガス検知方法及び装置に関し、詳しくは、特定のガス成分と反応して変色する物質の変色状態を光学的方法によって検出する有害ガス検知方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体、フラットパネルディスプレイ、太陽電池の製造工程では、材料ガスやクリーニングガスなどに可燃性、毒性、腐食性を有する有害な成分を含むガスを多量に使用するため、これらの製造工程から排出される排ガスは、除害装置で有害成分を除去するようにしている。さらに、除害装置には、除害装置での除害処理が確実に行われていることや、除害剤の交換時期を確認するために、処理ガス中の有害成分の有無を検知する有害ガス検知手段を設けるようにしている。
【０００３】
一方、特定のガス成分と反応して変色する物質の変色状態を光学的方法によって検出することにより、特定のガス成分の濃度を測定することが、従来から広く行われている（例えば、特許文献１〜４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−９４５３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７０２３６号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４００号公報
【特許文献４】特開２００５−６２０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１〜４に記載された技術は、瞬時における濃度測定であり、測定時間は長くても数分であり、かつ、大気とともに吸引したガス中の特定のガス成分の濃度を測定するものであった。これに対し、除害装置での除害処理状態の確認や除害剤の交換時期の判定では、除害装置が作動している期間の長時間にわたる測定が必要であり、イナート系の除害処理では空気を使えないことから、特許文献１〜４に記載された技術を採用することはできなかった。
【０００６】
そこで本発明は、長時間にわたる有害ガス成分の継続測定を確実に行うことができる有害ガス検知方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の有害ガス検知方法は、有害ガス成分との接触によって変色する粒状の検知剤に測定対象ガスを接触させて前記検知剤の変色を変色検出手段で光学的に検出することによって前記測定対象ガス中の有害ガス成分の含有状態を検知する有害ガス検知方法において、前記検知剤の平均粒径を、前記変色検出手段の検出範囲の最短寸法に対して１／５未満とし、かつ、２００μｍ以上とすることを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の有害ガス検知方法は、前記測定対象ガスが、有害ガス成分を含む排ガスを排出する設備から排出される前記排ガスの除害処理を行う除害装置から導出した処理ガスであり、該除害装置に用いられている除害剤の使用開始から破過に至るまでの期間中に継続して有害ガス成分の含有状態を検知して除害剤の破過を判定することを特徴としている。
【０００９】
また、前記検知剤が、前記除害剤が充填されている除害筒の下流側に充填されていること、前記検知剤が、両端に配管接続部を有する検知管内に充填されていること、前記検知剤は、変色が非可逆でであることを特徴としている。
【００１０】
本発明の有害ガス検知装置は、少なくとも一部に透明部を有する検知管内に、有害ガス成分との接触によって変色する粒状の検知剤を充填し、前記検知管内に測定対象ガスを流通させて前記検知剤の変色を検知管の外部から変色検出手段で光学的に検出することによって前記測定対象ガス中の有害ガス成分の含有状態を検知する有害ガス検知装置において、前記検知剤の平均粒径を、前記変色検出手段の検出範囲の最短寸法に対して１／５未満とし、かつ、２００μｍ以上としたことを特徴としている。
【００１１】
さらに、本発明の有害ガス検知装置は、前記測定対象ガスが、有害ガス成分を含む排ガスを排出する設備から排出される前記排ガスの除害処理を行う除害装置から導出した処理ガスであること、前記検知剤は、変色が非可逆でであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、粒状の検知剤の変色を光学的に検出する際に発生する影の影響を抑えて検知剤の変色状態を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１形態例を示す説明図である。
【図２】本発明の第２形態例を示す説明図である。
【図３】本発明の第３形態例を示す説明図である。
【図４】第３形態例で使用した検知剤ユニットの説明図である。
【図５】本発明の第４形態例を示す説明図である。
【図６】本発明の第５形態例を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例及び比較例における直径／短辺長と一致率下限の関係を示す図である。
【図８】同じく一致率と経過時間との関係を示す図である。
【図９】同じく経過時間に対する一致率と出口濃度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の第１形態例を示すもので、本形態例に示す検知剤ユニット１０は、円筒状の検知筒１１の内部に粒状の検知剤１２を充填したものであり、検知筒１１の一端には、遮断弁１３Ｖを備えたガス流入部１３が設けられ、検知筒１１の他端には、遮断弁１４Ｖを備えたガス流出部１４が設けられている。また、ガス流入部１３及びガス流出部１４の先端には接続継手１３Ｊ，１４Ｊがそれぞれ設けられている。さらに、検知筒１１の一部には、透明窓１５が設けられており、該透明窓１５の外部に変色検出手段１６が設けられている。
【００１５】
使用する検知剤１２は、有害ガス成分の種類に応じて適宜選択されるもので、有害ガス成分との接触によって初期の色とは異なる色に変色するものが用いられる。検知剤１２の形状は、使用する検知剤１２の性状によって適当な形状の粒状に成形して用いることができ、例えば、球形、偏平や紡錘などの錠剤形状、適当な長さ及び直径の円柱状などの形状のものを適宜用いることができる。また、変色成分のみを成形したものであってもよく、適宜な担体に変色成分を担持させたものであってもよい。
【００１６】
変色検出手段１６と検知剤１２の大きさとの関係は、検知剤１２の平均粒径を、変色検出手段１６の検出範囲の最短寸法に対して１／５未満、好ましくは１／１０未満に設定する。変色検出手段１６の検出範囲の最短寸法とは、変色検出手段１６の測定部（センサー部）が認識できる範囲、あるいは、検知筒１１に設けた透明窓１５の大きさの最も狭い部分の寸法であって、例えば、変色検出手段１６の測定部が認識できる範囲が直径３０ｍｍの円形で、透明窓１５の大きさが５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形の場合は、これらの中で最も短い寸法である３０ｍｍが変色検出手段１６の検出範囲の最短寸法となり、透明窓１５の大きさが５０ｍｍ×２０ｍｍの長方形の場合は、これらの中で最も短い寸法である２０ｍｍが変色検出手段１６の検出範囲の最短寸法となる。
【００１７】
したがって、最短寸法が３０ｍｍの場合の検知剤１２の平均粒径は６ｍｍ未満、好ましくは３ｍｍ未満となり、最短寸法が２０ｍｍの場合の検知剤１２の平均粒径は、４ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満となる。平均粒径が小さすぎると、取り扱い性に問題が出たり、ガスの流通性に問題が出たりするので、通常は、２００μｍ以上であることが好ましい。なお、本発明における検知剤１２の平均粒径とは、球形の場合は粒径の平均値であるが、錠剤形状の場合は最大直径の平均値、棒状の場合は最大長さの平均値となる。
【００１８】
多数の検知剤１２を検知筒１１内に充填した場合、検知剤１２が立体的に複雑に重なり合った状態になるため、変色検出手段１６で光学的に検知剤１２を見たときに影となる部分が存在する。特に、変色検出手段１６の検出範囲に対して検知剤１２の平均粒径が大きくなると、検知剤１２の充填状態や検出位置により、検出範囲内の影の割合が異なることになる。影の部分は、検知剤１２の変色前、変色後のいずれも変色検出手段１６では黒と認識されるため、影の部分が多いと、変色検出手段１６による変色状態の検出が不安定となり、検出結果に大きな誤差が発生することがある。したがって、前述のように、変色検出手段１６の検出範囲の最短寸法に対して検知剤１２の平均粒径を１／５未満、好ましくは１／１０未満に設定することにより、検知剤１２の変色状態を光学的に測定する際に、粒状物の重なりによって発生する影の影響を少なくすることができ、検知剤１２の変色状態を確実に検出することが可能となる。
【００１９】
また、使用前には、遮断弁１３Ｖ，１４Ｖを閉じて検知剤１２を密封状態に保持し、使用時に接続継手１３Ｊ，１４Ｊを介して所定の配管に接続してから遮断弁１３Ｖ，１４Ｖを開くことにより、検知剤１２を劣化させることなく、初期状態で使用を開始することができる。
【００２０】
さらに、測定対象ガスがイナートガスであっても検知剤１２の変色を確実に検知することができ、変色が非可逆の検知剤を用いることにより、変色状態をより確実に検知することができる。
【００２１】
図２は、本発明の第２形態例を示している。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示した有害ガス検知装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２２】
本形態例に示す検知剤ユニット２０は、金属製で角筒状に形成した検知筒２１の内部に、前記同様の粒状の検知剤１２を充填するとともに、検知筒２１の少なくとも一つの側面に細長い長方形状の透明窓２２を設けたものである。変色検出手段１６は、一つの透明窓２２の部分に設けられており、通常、変色検出手段１６の検出範囲の最短寸法は、透明窓２２の短辺の寸法となることが多い。
【００２３】
図３及び図４は、本発明の第３形態例を示している。本形態例に示す検知剤ユニット２５は、検知筒となるガラス管２６の内部に挿入される一対のパッキン２７，２７の間に検知剤１２を保持させている。使用前のガラス管２６は、図４に示すように、パッキン２７及び検知剤１２を挿入後に両端部２６ａ，２６ａを溶封することにより、検知剤１２をガラス管２６内に密封状態として使用前の検知剤１２の劣化を防止するようにしている。使用時には、図３に示すように、両端部２６ａ，２６ａを切断し、適宜な接続部材２８Ｊ，２８Ｊで所定の配管２８，２８に接続する。
【００２４】
図５は、本発明の第４形態例を示している。本形態例は、有害ガス成分を含む排ガスを排出する設備から排出される前記排ガスの除害処理を乾式で行う除害装置に設けられている除害筒３１内に検知剤１２を充填している。除害筒３１は、円筒天体部３１ａに排ガス導入配管３２が設けられ、周壁下部一側に処理ガス導出配管３３が設けられた筒体内に、上部の除害剤３４と、下部のバックアップ剤３５とを積層充填したものであって、検知剤１２は、除害剤３４の下端部一側に充填されている。
【００２５】
検知剤１２を充填する部分の筒体周壁には、外部から検知剤１２の変色状態を観察可能な透明窓３６が設けられ、該透明窓３６の外部に前記同様の変色検出手段１６が設けられている。前記除害剤３４及び前記バックアップ剤３５は、有害ガス成分を除害処理可能なものが用いられ、同じ剤であってもよく、異なる剤であってもよい。また、両者の積層高さは任意である。
【００２６】
有害ガス成分を含む排ガスが除害筒３１内に流入し、有害ガス成分の除害処理が除害剤３４の上流側から順に進行し、除害剤３４の破過が近付くと、排ガス中の有害ガス成分が検知剤１２に接触して検知剤１２が変色する。この検知剤１２の変色を変色検出手段１６が検出し、検出した変色データを図示しない演算手段で処理し、該演算手段で処理した演算結果があらかじめ設定された変色状態になると、外部出力手段が除害剤３４の破過を外部に通知する。
【００２７】
図６は、本発明の第５形態例を示している。本形態例は、第４形態例で示した除害筒３１に検知剤１２を充填するのに代えて、除害剤３４の下端部に、有害ガス検知部４１に接続されたガス吸引管４２を設けている。有害ガス検知部４１は、前記第１形態例で示した検知剤ユニット１０を用いたもので、検知筒１１のガス流入部１３の接続継手１３Ｊには、接続配管４２ａを介して前記ガス吸引管４２が接続され、ガス流出部１４の接続継手１４Ｊには、流量計４３を備えた接続配管４４ａを介して吸引手段４４が接続されている。
【００２８】
前記ガス吸引管４２は、多数のガス吸引口を有するもので、除害筒３１の内部を除害剤３４からバックアップ剤３５に向かって流れるガスが吸引手段４４により吸引されて検知筒１１に導入される。除害剤３４の破過は、検知筒１１内の検知剤１２の変色状態を変色検出手段１６で検出することにより、判定することができる。
【００２９】
［実施例及び比較例］
表１及び表２に示すように、平均直径が異なる白色乃至淡色の球形検知剤を直径５０ｍｍのガラス管にそれぞれ充填し、変色検出手段の測定部が認識できる範囲（検出スポットサイズ）を各種寸法にそれぞれ設定するとともに、ガラス管の周囲を適宜覆って各種サイズの検知窓を形成した。変色前の状態で、検出範囲をガラス管の長手方向に１ｍｍずつ移動させて変色検出手段が検出したデータをそれぞれ比較し、基準値を１００％とし、影の発生によってデータが低くなる状態を算出して一致率とした。その結果を表１，表２及び図７に示す。
【００３０】
【表１】
2016080484.tif 000003
【００３１】
【表２】
2016080484.tif 000004
【００３２】
この実験結果から、検知剤の直径が、変色検出手段の検出範囲の最短寸法に対して１／５未満の場合は（表１）、８０％以上の値を示していたのに対し、１／５以上の場合では（表２）、４０％以下になることがあり、変色状態の検出感度が低くなってしまうことがわかる。
【００３３】
前記実施例中の実施例１２で使用した検知剤（平均直径２００μｍ）と比較例中の比較例１０で使用した検知剤（平均直径１ｍｍ）とを直径２０ｍｍのガラス管にそれぞれ充填した。検出スポットサイズは直径１ｍｍ、検知窓サイズは５ｍｍ×５ｍｍとした。測定対象ガス流通前にティーチングを行い、初期値を一致率１００％とした。
【００３４】
前記ガラス管に、三フッ化ホウ素を窒素で１ｐｐｍに希釈した測定対象ガスを流通させて検知剤の変色状態を測定した（実施例３９及び比較例２０）。この実験をそれぞれ３回実施して一致率の低下状態を算出した。その結果を図８に示す。実施例３９では三フッ化ホウ素との反応によって略同様に一致率が大きく低下しているのに対し、比較例２０では一致率の低下がばらついていることがわかる。このように測定結果がばらつくと、正確な測定は望めないことになる。
【００３５】
平均直径２００μｍの前記検知剤を直径５ｍｍのガラス管に充填した。検出スポットサイズは直径１ｍｍ、検知窓サイズは５ｍｍ×５ｍｍとした。直径５０ｍｍのステンレスカラムにアルシン用除害剤を２００ｍｍの高さに充填するとともに、除害剤のガス流入側から１５０ｍｍの位置に検知剤を充填した前記ガラス管を配置した（第４形態例参照）。
【００３６】
ステンレスカラムの出口にバイオニクス機器製アルシン高感度検知器（ＫＬ８０００）を接続し、アルシンを窒素で１％に希釈した測定対象ガスを、ＬＶ＝５ｃｍ／ｓｅｃでステンレスカラムに導入した（実施例４０）。検知剤の一致率の低下状態と検知器で検知したアルシン濃度の変化状態とを図９に示す。この結果から、ステンレスカラム出口のアルシン濃度がＴＬＶ値（閾限度値）である５ｐｐｂを示す前に検知剤の一致率が低下し、検知剤の位置にアルシンが流下してきていることがわかる。したがって、除害筒の破過検知用検知手段として有効であることがわかる。
【符号の説明】
【００３７】
１０…検知剤ユニット、１１…検知筒、１２…検知剤、１３…ガス流入部、１３Ｊ…接続継手、１３Ｖ…遮断弁、１４…ガス流出部、１４Ｊ…接続継手、１４Ｖ…遮断弁、１５…透明窓、１６…変色検出手段、２０…検知剤ユニット、２１…検知筒、２２…透明窓、２５…検知剤ユニット、２６…ガラス管、２６ａ…両端部、２７…パッキン、２８…配管、２８Ｊ…接続部材、３１…除害筒、３１ａ…円筒天体部、３２…排ガス導入配管、３３…処理ガス導出配管、３４…除害剤、３５…バックアップ剤、３６…透明窓、４１…有害ガス検知部、４２…ガス吸引管、４２ａ…接続配管、４３…流量計、４４…吸引手段、４４ａ…接続配管 
【図１】
2016080484.tif 000005
【図２】
2016080484.tif 000006
【図３】
2016080484.tif 000007
【図４】
2016080484.tif 000008
【図５】
2016080484.tif 000009
【図６】
2016080484.tif 000010
【図７】
2016080484.tif 000011
【図８】
2016080484.tif 000012
【図９】
2016080484.tif 000013