【手続補正書】
【提出日】平成29年9月6日(2017.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素、一酸化炭素、及び酸素の少なくともいずれか一つ以上を不純物として含有するアルゴンガスに、酸素を添加して触媒塔において触媒反応を用いて前記アルゴンガスに含有される水素と一酸化炭素を水と二酸化炭素に転換するか、又は水素を添加して前記触媒塔において触媒反応を用いて前記アルゴンガスに含有される酸素を水に転換することにより、前記アルゴンガスから水素、一酸化炭素、及び酸素の少なくともいずれか一つ以上を除去するアルゴンガスの精製方法であって、
前記触媒塔の出口側で水素、一酸化炭素、及び酸素の少なくともいずれか一つをモニターする工程と、
前記触媒塔の出口側で水素及び一酸化炭素のいずれかが検出された場合には前記触媒塔の入口側で前記アルゴンガスに酸素を添加する工程と、前記触媒塔の出口側で酸素が検出された場合には前記触媒塔の入口側で前記アルゴンガスに水素を添加する工程の少なくともいずれかを有し、
前記アルゴンガスが前記触媒塔に連続的に供給されるのに対して、前記触媒塔に添加される酸素又は水素の添加を間欠的に行うことにより前記アルゴンガスに含まれる水素、一酸化炭素、及び酸素のうちいずれか一つ以上を除去することを特徴とするアルゴンガスの精製方法。
【請求項２】
前記触媒塔の下流において、前記触媒反応で余剰となった酸素を金属との酸化反応により除去する工程、及び前記触媒反応で余剰となった水素を金属との還元反応により除去する工程を有さないことを特徴とする請求項１に記載のアルゴンガスの精製方法。
【請求項３】
前記精製されるアルゴンガスに含有される水素と一酸化炭素の合計量と酸素の量を比較し、前記水素と一酸化炭素の合計量が前記酸素の量に対してモル当量比で２倍を超える場合は添加するガスを酸素とし、２倍未満の場合は添加するガスを水素とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアルゴンガスの精製方法。
【請求項４】
前記精製されるアルゴンガスを、シリコン単結晶製造装置から排出される廃アルゴンガスとすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアルゴンガスの精製方法。
【請求項５】
前記間欠的に添加する酸素又は水素の量を、酸素及び水素を添加しなかった時間に、前記触媒反応で不足する酸素又は水素の化学量論量と等しくすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアルゴンガスの精製方法。
【請求項６】
水素、一酸化炭素、及び酸素の少なくとも一つ以上を不純物として含有するアルゴンガスの回収精製装置であって、
前記アルゴンガスに酸素を添加して、前記アルゴンガスに含有される水素と一酸化炭素を触媒反応により水と二酸化炭素に転換する触媒塔、及び前記アルゴンガスに水素を添加して、前記アルゴンガスに含有される酸素を触媒反応により水に転換する触媒塔の少なくともいずれかと、
前記触媒塔の出口側で水素、一酸化炭素、及び酸素の少なくともいずれか一つをモニターする検出手段と、
前記触媒塔の出口側で水素及び一酸化炭素のいずれかが検出された場合に前記触媒塔の入口側で前記アルゴンガスに酸素を添加する酸素添加手段、及び前記触媒塔の出口側で酸素が検出された場合に前記触媒塔の入口側で前記アルゴンガスに水素を添加する水素添加手段の少なくともいずれかを有し、
前記酸素添加手段及び前記水素添加手段は、前記アルゴンガスが連続的に前記触媒塔に供給されるのに対して、酸素又は水素を間欠的に添加するものであることを特徴とするアルゴンガスの回収精製装置。
【請求項７】
前記触媒塔の下流において前記触媒反応で余剰となった酸素を金属との酸化反応で除去する金属塔、及び前記触媒反応で余剰となった水素を金属との還元反応で除去する金属塔を有さないものであることを特徴とする請求項６に記載のアルゴンガスの回収精製装置。
【請求項８】
前記精製されるアルゴンガスに含有される水素と一酸化炭素の合計量と酸素の量を比較し、前記水素と一酸化炭素の合計量が前記酸素の量に対してモル当量比で２倍を超える場合は酸素を添加し、２倍未満の場合は水素を添加するものであることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のアルゴンガスの回収精製装置。
【請求項９】
前記精製されるアルゴンガスが、シリコン単結晶製造装置から排出される廃アルゴンガスであることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のアルゴンガスの回収精製装置。
【請求項１０】
前記間欠的に添加する酸素又は水素の量が、酸素及び水素を添加しなかった時間に、前記触媒反応で不足する酸素又は水素の化学量論量と等しくするものであることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載のアルゴンガスの回収精製装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は、水素、一酸化炭素、及び酸素の少なくともいずれか一つ以上を不純物として含有するアルゴンガスに、酸素を添加して触媒塔において触媒反応を用いて前記アルゴンガスに含有される水素と一酸化炭素を水と二酸化炭素に転換するか、又は水素を添加して前記触媒塔において触媒反応を用いて前記アルゴンガスに含有される酸素を水に転換することにより、前記アルゴンガスから水素、一酸化炭素、及び酸素の少なくともいずれか一つ以上を除去するアルゴンガスの精製方法であって、
前記触媒塔の出口側で水素、一酸化炭素、及び酸素の少なくともいずれか一つをモニターする工程と、
前記触媒塔の出口側で水素及び一酸化炭素のいずれかが検出された場合には前記触媒塔の入口側で前記アルゴンガスに酸素を添加する工程と、前記触媒塔の出口側で酸素が検出された場合には前記触媒塔の入口側で前記アルゴンガスに水素を添加する工程の少なくともいずれかを有し、
前記アルゴンガスが前記触媒塔に連続的に供給されるのに対して、前記触媒塔に添加される酸素又は水素の添加を間欠的に行うことにより前記アルゴンガスに含まれる水素、一酸化炭素、及び酸素のうちいずれか一つ以上を除去することを特徴とするアルゴンガスの精製方法を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
このとき、前記精製されるアルゴンガスに含有される水素と一酸化炭素の合計量と酸素の量を比較し、前記水素と一酸化炭素の合計量が前記酸素の量に対してモル当量比で２倍を超える場合は添加するガスを酸素とし、２倍未満の場合は添加するガスを水素とすることが好ましい。
このように精製されるアルゴンガスに含有される水素と一酸化炭素の合計量と酸素の量を比較することで、添加するガスを酸素とするか、又は水素とするかをあらかじめ決定できるので、一種類の触媒塔のみを有する精製装置でアルゴンガスを精製することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
このとき、前記精製されるアルゴンガスに含有される水素と一酸化炭素の合計量と酸素の量を比較し、前記水素と一酸化炭素の合計量が前記酸素の量に対してモル当量比で２倍を超える場合は酸素を添加し、２倍未満の場合は水素を添加するものであることが好ましい。
このように精製されるアルゴンガスに含有される水素と一酸化炭素の合計量と酸素の量を比較することで、添加するガスを酸素とするか、又は水素とするかをあらかじめ決定できるので、一種類の触媒塔のみを有するアルゴンガスの回収精製装置とすることもできる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
また、以上説明した形態は全て、廃アルゴンガス中の不純物量が化学量論的に（水素と一酸化炭素の合計量）＞（酸素量）の場合であり、触媒塔前の添加は酸素だけで良く、水素の添加手段は設けていない例である。本発明者らによるテスト結果によれば、触媒表面での水素の保持機能も酸素と同じように存在するので、廃アルゴンガス中の不純物量が化学量論的に（水素＋一酸化炭素の合計量）＜（酸素量）の場合は、添加・注入するガスを水素に変更して同様な装置構成とすることができる。図５に示したアルゴンガスの回収精製装置１０との相違は、酸素添加手段に代わり、水素添加手段が設けられている点及び検出するガスが酸素である点である。
尚、モル当量で表した場合には、廃アルゴンガス中の水素と一酸化炭素の合計量が酸素の量に対してモル当量比で２倍を超える場合は酸素添加手段により酸素を添加し、２倍未満の場合は水素添加手段により水素を添加すると言い換えることができる。
また、廃アルゴンガス中の不純物の濃度が経時的に変動し、添加するガスを変更する必要がある場合には、酸素添加手段と水素添加手段の両方を備えるようにするのが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
上記の廃アルゴンガス中の不純物（水素、酸素、一酸化炭素）の濃度の最小（Ｍｉｎ）値、平均（Ａｖｅ）値、最大（Ｍａｘ）値に対して、各濃度を計算により流量に換算した値と、それらを用いて間欠添加間隔を計算により求めた結果を表１に示す。また、廃アルゴンガス流量が４８７Ｎｍ３／ｈ、水素濃度が７モルｐｐｍ、酸素濃度が２３モルｐｐｍ、一酸化炭素濃度が６５モルｐｐｍの場合（実施例１）と、廃アルゴンガス流量が４９８Ｎｍ３／ｈ、水素濃度が３モルｐｐｍ、酸素濃度が２７モルｐｐｍ、一酸化炭素濃度が９５モルｐｐｍの場合（実施例２）についても、不純物流量と間欠添加間隔を計算により求め、表１に記載した。