排ガス処理装置

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【発明の名称】	排ガス処理装置
【発明者】	【氏名】坂口正美【住所又は居所】大阪府大阪市西区靭本町２丁目４番１１号大陽東洋酸素株式会社内【氏名】永野修次【住所又は居所】大阪府大阪市西区靭本町２丁目４番１１号大陽東洋酸素株式会社内【氏名】大嶋仁英【住所又は居所】鹿児島県国分市山下町１番４号京セラ株式会社総合研究所内【氏名】小山辰雄【住所又は居所】滋賀県八日市市蛇溝町長谷野１１６６番地の６京セラ株式会社八日市工場内
【要約】	【課題】半導体製造装置等から排出される排ガスを効率よく効果的に無害化処理することができる排ガス処理装置を提供する。【解決手段】バルクガス、パーフルオロ化合物ガス及び酸性ガスを含む排ガス１を無害化処理する排ガス処理装置は、排ガス１に含まれる酸性ガスを除去する湿式スクラバー２と、スクラバー２を通過した排ガスたる一次処理ガス１１を過熱する過熱装置５と、過熱された一次処理ガス１１からセラミックフィルタ３１によりバルクガス１２を分離除去する分離フィルタ装置３と、分離フィルタ装置３を通過した排ガスであってバルクガス１２を分離除去された二次処理ガス１３を熱分解して無害化する無害化装置４と、分離フィルタ装置３で分離されたバルクガス１２を精製した上でバルクガス回収部６１に回収するバルクガス回収装置６とを具備する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】バルクガス及びパーフルオロ化合物ガスを含む排ガスを無害化処理する排ガス処理装置であって、排ガスを前処理するスクラバーと、スクラバーを通過した排ガスたる一次処理ガスからバルクガスを分離除去する分離フィルタ装置と、分離フィルタ装置を通過した排ガスであってバルクガスを分離除去された二次処理ガスを熱分解して無害化する無害化装置と、分離フィルタ装置で分離されたバルクガスを回収するバルクガス回収装置とを具備することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】バルクガス回収装置が、分離フィルタ装置から排出されたバルクガスをこれに同伴するパーフルオロ化合物ガスを分離除去して精製すると共に当該分離除去ガスを分離フィルタ装置の一次処理ガス導入側に返戻するバルクガス精製装置を具備するものであることを特徴とする、請求項１に記載する排ガス処理装置。
【請求項３】バルクガス精製装置が、分離フィルタ装置から排出されたバルクガスに同伴する不純物を活性炭により吸着除去するものであることを特徴とする、請求項２に記載する排ガス処理装置。
【請求項４】バルクガス精製装置が、パーフルオロ化合物ガスより分子径の小さなガスを透過するセラミックフィルタを具備するものであることを特徴とする、請求項２に記載する排ガス処理装置。
【請求項５】分離フィルタ装置が、パーフルオロ化合物ガスより分子径の小さなガスを透過するセラミックフィルタを具備するものであることを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載する排ガス処理装置。
【請求項６】セラミックフィルタが、セラミック製の多孔質支持体と、その少なくとも一方の表面に多数の細孔を有するＳｉとＺｒとを含有する非晶質の酸化物からなる分離膜とを具備するものであることを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載する排ガス処理装置。
【請求項７】スクラバーが湿式のものであり、スクラバーから分離フィルタ装置に至る一次処理ガス路には、一次処理ガスを過熱する過熱装置が配置されていることを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６に記載する排ガス処理装置。
【請求項８】過熱装置が、その主熱源として無害化装置の廃熱を利用する熱交換器であることを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７に記載する排ガス処理装置。
【請求項９】無害化装置が、二次処理ガスを燃料バーナにより燃焼させて分解させる燃焼式のもの又は二次処理ガスを加熱した上で触媒により分解させる触媒燃焼式のものであることを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７又は請求項８に記載する排ガス処理装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等から排出される排ガスであってバルクガス及びパーフルオロ化合物ガス（ＰｅｒＦｌｕｏｒｏＣｏｍｐｏｕｎｄＧａｓｅｓ）を含む排ガスを無害化処理する排ガス処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置にあっては、種々のパーフルオロ化合物ガスが使用されている。例えば、ドライエッチング工程においてはエッチングガスとしてＣＦ₄等が使用されており、ＣＶＤ工程においてはクリーニングガスとしてＣ₂Ｆ₆等が使用されている。
【０００３】而して、かかるパーフルオロ化合物ガスの未反応分は、キャリアガス，パージガス等として使用されたＮ₂，Ａｒ，Ｈｅ等のバルクガスと共に、半導体製造装置から排ガスとして排出される。
【０００４】ところで、排ガスに含まれるパーフルオロ化合物ガスは、バルクガスに比して極く微量であり、人体に無害なものであるが、ＣＯ₂等に比して温暖化係数が極めて大きい（例えば、温暖化係数はＣＯ₂に対してＣＦ₄は６５００倍、Ｃ₂Ｆ₆は９２００倍またＳＦ₆は２３９００倍である）ことから、かかる排ガスはそのまま大気に放出させることは好ましくない。
【０００５】そこで、従来からも、半導体製造装置から排出される排ガスを燃焼装置により燃焼させて、これに含まれるパーフルオロ化合物ガスを熱分解による無害化させることが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、排ガスには窒素ガス等の不活性なバルクガスが大量に含まれているため、半導体製造装置から排出された排ガスをそのまま燃焼させた場合には、燃料消費量が多くなり、燃焼装置も必要以上に大型化して、ランニングコスト，イニシャルコストが大幅に高騰する等の問題があった。
【０００７】また、パーフルオロ化合物ガスのように半導体製造プロセスに必要な原料ガスではないが、当該プロセスにおいてＨＦ，ＳｉＦ₄，ＳｉＨＦ₃等の酸性ガスが副生し、排ガスに含まれることがある。したがって、かかる酸性ガスを含む排ガスを燃焼装置に導入させた場合、装置部品が腐食する虞れがあり、燃焼装置の耐久性を低下させる問題がある。
【０００８】本発明は、このような問題を生じることなく、半導体製造装置等から排出される排ガスを効率よく効果的に無害化処理することができる排ガス処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、バルクガス及びパーフルオロ化合物ガスを含む排ガスを無害化処理する排ガス処理装置であって、特に、上記した目的を達成すべく、排ガスを前処理するスクラバーと、スクラバーを通過した排ガスたる一次処理ガスからバルクガスを分離除去する分離フィルタ装置と、分離フィルタ装置を通過した排ガスであってバルクガスを分離除去された二次処理ガスを熱分解して無害化する無害化装置と、分離フィルタ装置で分離されたバルクガスを回収するバルクガス回収装置とを具備することを特徴とする排ガス処理装置を提案するものである。
【００１０】かかる排ガス処理装置にあっては、バルクガス回収装置を、分離フィルタ装置から排出されたバルクガスをこれに同伴するパーフルオロ化合物ガスを分離除去して精製すると共に当該分離除去ガスを分離フィルタ装置の一次処理ガス導入側に返戻するバルクガス精製装置を具備するものとしておくことが好ましい。バルクガス精製装置としては、分離フィルタ装置から排出されたバルクガスに同伴する不純物を活性炭により吸着除去するもの、又はパーフルオロ化合物ガスより分子径の小さなガスを透過するセラミックフィルタを具備するものが使用される。
【００１１】また、分離フィルタ装置は、パーフルオロ化合物ガスより分子径の小さなガスを透過するセラミックフィルタを具備するものであることが好ましい。セラミックフィルタとしては、セラミック製の多孔質支持体と、その少なくとも一方の表面に多数の細孔を有するＳｉとＺｒとを含有する非晶質の酸化物からなる分離膜とを具備するものを使用することが好ましい。かかるセラミックフィルタは、上記したバルクガス精製装置において使用するセラミックフィルタとしても使用される。
【００１２】また、スクラバーは、排ガスにバルクガス，パーフルオロ化合物ガス以外の不純物（例えば、ＨＦ等の酸性ガス又はＳｉＯ₂微粉末，塵埃等の微粒固形分）が含まれている場合に、これらを除去する（前処理）ものであり、一般に湿式のものを使用ことが好ましい。かかる湿式スクラバーを使用する場合には、スクラバーから分離フィルタ装置に至る一次処理ガス路に、一次処理ガスを過熱する過熱装置を配置しておくことが好ましい。過熱装置としては、その主熱源として無害化装置の廃熱を利用する熱交換器を使用することが好ましい。
【００１３】さらに、無害化装置としては、二次処理ガスを燃料バーナにより燃焼させて分解させる燃焼式のもの又は二次処理ガスを加熱した上で触媒により分解させる触媒燃焼式のものを使用することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１～図５に基づいて具体的に説明する。
【００１５】図１は本発明に係る排ガス処理装置の実施の形態を示したもので、この実施の形態における排ガス処理装置は、半導体製造プロセスから排出される排ガス１を無害化処理するためのものであり、スクラバー２と分離フィルタ装置３と無害化装置４と過熱装置５とバルクガス回収装置６とを具備する。
【００１６】半導体製造プロセスから排出される排ガス１は、大量のバルクガス（Ｎ₂，Ａｒ，Ｈｅ等）、微量のパーフルオロ化合物ガス（ＣＦ₄，Ｃ₂Ｆ₆，Ｃ₃Ｆ₈，Ｃ₄Ｆ₁₀等のパーフルオロカーボン（ＰｅｒｆｌｕｏｒｏＣａｒｂｏｎ）又はＣＨＦ₃，ＣＨ₂Ｆ₂，ＳＦ₆，ＮＦ₃等の有機系，無機系フッ素化合物ガスであり、以下「ＰＦＣガス」という）及び半導体製造プロセスで副生される酸性ガス（ＨＦ，ＳｉＦ₄，ＳｉＨＦ₃等）を含むものである。
【００１７】スクラバー２は、図１に示す如く、半導体製造装置の排気路７から導入された排ガス１に水又はアルカリ水２１をスプレーするように構成された湿式のものであり、排ガス１をスプレー水２１と接触させることにより、排ガス１に含まれる酸性ガスを溶解除去（スプレー水２１として水を使用した場合）又は中和除去（スプレー水２１としてアルカリ水を使用した場合）する。ところで、ＣＶＤ装置において反応ガスとしてＳｉＨ₄を使用する場合、スクラバー２に導入される排ガス１にはＳｉＨ₄の酸化物であるＳｉＯ₂の微粉末が同伴されることがあり、排気路７を含む配管系において塵埃が排ガス１に混入することがあるが、このような微粒固形分（ＳｉＯ₂の微粉末等）が排ガス１に含まれる場合には、かかる微粒固形分もスプレー水２１との接触により排ガス１から除去されることになる。酸性ガス及び微粒固形分を除去された排ガスたる一次処理ガス１１は、スクラバー２から一次処理ガス路８を経て分離フィルタ装置３に導入される。
【００１８】分離フィルタ装置３は、図１に示す如く、セラミックフィルタ３１により一次処理ガス１１からバルクガス１２を分離除去するものである。セラミックフィルタ３１としては、特開２０００－６２２４１号公報に開示される如く、セラミックス製の多孔質支持体の少なくとも一方の表面に、多数の細孔（平均孔径２．５～１０Å）を有するＳｉとＺｒとを含有する非晶質の酸化物からなる分離膜を被着形成して、分離膜の一方の表面に一次処理ガスを接触させることにより、ＰＦＣガスより分子径の小さなバルクガスが選択的に分離膜の他方の表面へ透過するように構成されたものが最適する。この例では、分離フィルタ装置３は、図２に示す如く、装置内部に一対の仕切壁３２，３３により区画された３室３４，３５，３６を形成すると共に、両仕切壁３２，３３に上記構成をなす多数の円筒状のセラミックフィルタ３１…を貫通固定してなる。仕切壁３２，３３間に形成されたガス透過室３６は、その両側のガス導入室３４及びガス導出室３５より低圧に保持されており、ガス導入室３４には一次処理ガス路８が接続されている。各セラミックフィルタ３１は内径を２ｍｍ程度とした円筒形状をなすものであり、図３に示す如く、α－アルミナ質のセラミックスで円筒形状に構成した多孔質支持体３１ａの外周面又は内周面に、γ－アルミナ質セラミックスからなる通気性を有する中間層３１ｃを形成した上で、上記分離膜３１ｂを被着させてなる。
【００１９】而して、かかる分離フィルタ装置３によれば、一次処理ガス路８から導入室３４に導入された一次処理ガス１１が各セラミックフィルタ３１内を通過してガス導出室３５へと流動する間において、一次処理ガス１１に含まれるバルクガス１２が各セラミックフィルタ３１の分離膜３１ｂからガス透過室３６に透過して分離除去される。バルクガス１２を分離除去された排ガスたる二次処理ガス１３は、ガス導出室３５から二次処理ガス路９を経て無害化装置に導入される。
【００２０】無害化装置４は、図１に示す如く、二次処理ガス路９から導入された二次処理ガス１３を燃焼バーナにより燃焼，熱分解させて無害化する燃焼式のものである。この例では、無害化装置４として、特開２００１－２８０６２９公報に開示されたものを使用している。この無害化装置４は、図４及び図５に示す如く、外筒４２及び内筒４３からなる燃焼筒４１と、上端部を内筒４３の底部中心に取付けた燃焼バーナ４４と、内筒４３内の底部側領域に支燃性ガス４５ａを導入する支燃性ガス導入路４５とを具備する。内筒４３は複数の円筒状部材４３ａ…を若干の隙間４３ｂ…を有する状態で上下に齟齬させてなり、外筒４２の下部から導入された二次燃焼空気４６が、内外筒４２，４３間を通過して上記隙間４３ｂ…から内筒４３に供給されるようになっている。燃焼バーナ４４は、上面に環状をなして等間隔に並列する複数のノズル口４４ａを形成すると共に、ノズル口群４４ａで囲繞されるバーナ上面領域に開口する被燃焼ガス流路４４ｂとこれを同心状に囲繞してノズル口４４ａ…に連通する燃料ガス供給路４４ｃとを具備する。被燃焼ガス流路４４ｂは、二次処理ガス路９に接続されていて、分離フィルタ装置３を通過した二次処理ガス１３を内筒４３内に導入する。燃料ガス供給路４４ｃは、被燃焼ガス流路４４ｂの開口部を同心状に囲繞するノズル口群４４ａから燃料ガス（メタン，プロパン，ブタン，エチレン，天然ガス，都市ガス或いはこれらの混合ガスが使用される）４４ｄを噴出させる。バーナ４４には、図示しない着火器が付設されていて、ノズル口４４ａから噴出された燃料ガス４４ｄを着火する。ノズル口４４ａの形成面は、図５に示す如く傾斜面とされていて、ノズル口４４ａから噴出された燃料ガス４４ｄによる火炎４４ｅが被燃焼ガス流路４４ｂからの噴出ガス（二次処理ガス）１３に向くように工夫されている。なお、ノズル口４４ａの形成面の傾斜角βは、通常、火炎４４ｅの安定性等を考慮して３０度程度に設定しておくことが好ましい。支燃性ガス導入路４５は、被燃焼ガス流路４４ｂからの噴出ガス１３に対して所定角度θ（通常、６０～９０度）をなして支燃性ガス４５ａを噴出する。支燃性ガス４５ａとしては、大気圧以上の圧力（通常、１．５×１０⁵Ｐａ程度）の圧縮空気、圧縮酸素富化空気、圧縮酸素が使用される。
【００２１】而して、かかる無害化装置４によれば、被燃焼ガス流路４４ｂから内筒４３に導入された二次処理ガス１３が８００～１５００℃の火炎４４ｅにより燃焼され熱分解されて、ＰＦＣガスを含む二次処理ガス１３が無害化される。このとき、火炎４４ｅが二次処理ガス１３に向けて形成されることから、二次処理ガス１３が火炎４４ｅに直接接触することになり、二次処理ガス１３の燃焼が効果的に行われる。さらに、火炎４４ｅの外周から大気圧以上の支燃性ガス４５ａが供給されることにより、火炎４４ｅの燃焼が促進され、二次処理ガス１３中の難燃性ＰＦＣガスも確実に燃焼分解される。なお、燃焼ガス（廃ガス）１４は、燃焼筒４１の上部排気口４１ａから廃ガス路１０へと排出される。
【００２２】過熱装置５は、図１に示す如く、一次処理ガス路８に配置されており、湿式スクラバー２を通過した一次処理ガス１１を過熱して、スプレー水２１との接触により一次処理ガス１１に含まれる水分（水滴）を気化，除去するものである。すなわち、過熱装置５は、一次処理ガス１１を１００℃以上（一般に、１００～５００℃）に過熱することによって、水滴を気化して水蒸気となすものである。この例では、過熱装置５の主熱源として、無害化装置４から排出される廃熱を利用している。すなわち、過熱装置５を、無害化装置４の廃ガス路１０に設けた熱交換器で構成して、一次処理ガス１１を廃ガス１４との熱交換により過熱するように工夫してある（廃ガス１４からの熱回収を行い得ない運転開始時等にあっては、電気ヒータ等の補助熱源により一次処理ガス１１を過熱する）。なお、過熱装置５は、後述する如くセラミックフィルタ３１の機能（透過機能）を阻害する水滴を気化，除去するものであり、一次処理ガス１１を乾燥させるものではない。
【００２３】バルクガス回収装置６は、図１に示す如く、分離フィルタ装置３のガス透過室３６から適宜のバルクガス回収部６１に至るバルクガス回収路６２を設けて、分離フィルタ装置３で分離されたバルクガス１２をバルクガス回収部６１に回収して再利用するようになっている。ここに、バルクガス回収部６１とは、バルクガス１２を再利用すべき装置，機器又はその一部であり、例えばバルクガス１２を無害化装置４のパージガスとして使用する場合には当該無害化装置４がバルクガス回収部６１となる。ところで、分離フィルタ装置３で分離されるバルクガス１２には、ＰＦＣガス，ＣＯ，ＣＯ₂，水分等のバルクガスの再利用に弊害となる不純物が同伴されてくる虞れがある。そこで、バルクガス回収装置６にあっては、バルクガス回収路６２に上記不純物を分離除去するバルクガス精製装置６３を配置してある。バルクガス精製装置６３としては、例えば、分離フィルタ装置３のガス透過室３６から排出されたバルクガス１２に同伴する上記不純物を活性炭６３ａにより吸着除去するもの又は上記したセラミックフィルタ３１と同一構造をなすセラミックフィルタ６３ｂによりバルクガスとＰＦＣガス等の不純物とを分離するものが使用される。すなわち、前者のものでは、活性炭６３ａを充填した１対の吸着塔を設けて、両吸着塔を交互に吸着工程と再生工程（脱着工程）とに切り替えるように構成される。そして、吸着工程にある吸着塔に分離装置３からバルクガス１２を供給して、これに含まれる不純物を活性炭６３ａにより吸着除去し、不純物を除去されたバルクガス（精製バルクガス）１２ａをバルクガス回収部６１に供給する。一方、再生工程にある吸着塔においては、パージガスの供給等により活性炭６３ａからこれに吸着された不純物を離脱させると共に、その不純物１２ｃを返戻路６４から一次処理ガス路８に返戻して、一次処理ガス１１に混合させる。また、後者のものでは、分離フィルタ装置３と同様に、セラミックフィルタ６３ｂを透過したバルクガス（精製バルクガス）１２ａがバルクガス回収部６１に供給されると共に、セラミックフィルタ６３ｂを透過しない不純物１２ｃを返戻路６４から一次処理ガス路８に返戻して、一次処理ガス１１に混合させる。但し、後者のものでは、分離フィルタ装置３におけると同様に、セラミックフィルタ６３ｂを透過したバルクガス１２ａに、極く微量ではあるが、ＰＦＣガスが同伴される虞れがある。したがって、バルクガス１２の精製をより高精度に行うためには、バルクガス精製装置６３として前者の活性炭吸着方式のものを使用することが好ましい。なお、返戻路６４は、一次処理ガス路８における過熱装置５の上流側部分に接続されている。
【００２４】以上のように構成された排ガス処理装置によれば、排ガス１に含まれるＰＦＣガスを効果的に無害化処理することができ、且つ排ガス１に大量に含まれるバルクガスを有効利用することができる。
【００２５】すなわち、排ガス１は、湿式スクラバー２により酸性ガス及び微粒固形分（ＳｉＯ₂等）を除去された上で、分離フィルタ装置３及び無害化装置４に導入されることから、酸性ガスによる装置部品の腐食や微粒固形分によるセラミックフィルタ３１の目詰まりを生じることなく、各装置３，４による処理が良好に行われる。
【００２６】また、分離フィルタ装置３に導入される一次処理ガス１１は、過熱装置５により１００℃以上に過熱されて、スプレー水２１との接触により発生する水滴を気化されたものであるから、水滴によりセラミックフィルタ３１による透過機能を著しく低下するようなことがなく、バルクガス１２の分離を良好に行われる。しかも、一次処理ガス１１は過熱装置５による１００℃以上に加熱されたものであるから、セラミックフィルタ３１におけるガス透過作用がガス分子運動の活発化により効果的に行われる。かかる分子運動の活発化によるガス透過作用の向上度は、分離フィルタ装置３に導入される一次処理ガス１１が高温となるに従って高くなる。したがって、過熱装置５による一次処理ガス１１の加熱温度は、分離フィルタ装置３の耐熱範囲（一般に、１００～５００℃程度）において、可及的に高くなるようにしておくことが好ましい。なお、耐熱性がセラミックフィルタに比して劣る有機膜フィルタを使用した場合には、このような一次処理ガス１１の過熱ないし加熱は行い得ず、上記した作用効果は奏し得ない。
【００２７】また、過熱装置５の主熱源として、無害化装置４から排出される廃熱を回収，利用するようにしていることから、排ガス処理装置全体としてのランニングコストを低減させることができる。
【００２８】そして、排ガス１を、ＰＦＣガスを分離フィルタ装置３で濃縮させた二次処理ガス１３として、無害化装置４に導入させるから、ＰＦＣガスが大量のバルクガスで希釈された排ガス１をそのまま無害化装置４に導入させる場合に比して、ＰＦＣガスの燃焼分解に必要な燃料消費量を大幅に低減させることができ、ランニングコストの低減及び無害化処理装置４の小型化を図ることができる。
【００２９】また、分離フィルタ装置３で分離されたバルクガス１２を、更にバルクガス精製装置６３で精製した上で、回収するようにしたから、排ガス１に大量に含まれるバルクガスを有効に再利用することができる。
【００３０】ところで、上記した分離フィルタ装置３及び無害化装置４による排ガス１の処理効果は、次のような実験により確認された。
【００３１】（実験１）ＣＦ₄：１％，Ｎ₂：９９％の混合ガスを表１に示す条件で上記分離フィルタ装置３のガス導入室３４に導入させて、ガス導出室３５から導出される濃縮ガスの流量及びＣＦ₄濃度を膜流量計及びガスクロマトグラフィーにより測定すると共に、バルクガスの回収率を算出した。なお、混合ガスは大気圧，２００℃とし、ガス透過室３６は－０．０９ＭＰａに減圧した。その結果は表１に示す通りであった。
【００３２】
【表１】

【００３３】表１から理解されるように、上記したセラミックフィルタ３１を使用し且つ一次処理ガス１１を過熱装置５により１００℃以上に加熱することにより、ＰＦＣガスを効果的に濃縮できることが確認された。
【００３４】（実験２）上記セラミックフィルタ３１をヘリウム雰囲気３５０℃で前処理し、ＣＨＦ₃：０．５気圧，Ｎ₂：０．５気圧の混合ガス（１００ｃｃ／ｍｉｎ）をガス導入室３４に導入して、ガス透過室３６から排出されるガスの流量を膜流量計により測定すると共に、当該ガスにおけるＣＨＦ₃濃度及びＮ₂濃度を夫々ガスクロマトグラフィーにより測定した。なお、実験１と同様に、混合ガスは大気圧，２００℃とし、ガス透過室３６は－０．０９ＭＰａに減圧した。そして、これらの測定値に基いて透過率＝透過量／（フィルタ面積×差圧×時間）からＣＨＦ₃及びＮ₂の透過率を求めた。さらに、ＣＨＦ₃の透過係数比（Ｎ₂の透過率／ＣＨＦ₃の透過率）を求めた。その結果は表２に示す通りであった。
【００３５】
【表２】

【００３６】（実験３）上記セラミックフィルタ３１をヘリウム雰囲気３５０℃で前処理し、ＳＦ₆：０．５気圧，Ｎ₂：０．５気圧の混合ガス（１００ｃｃ／ｍｉｎ）をガス導入室３４に導入して、ガス透過室３６から排出されるガスの流量を膜流量計により測定すると共に、当該ガスにおけるＳＦ₆濃度及びＮ₂濃度を夫々ガスクロマトグラフィーにより測定した。なお、実験１，２と同様に、混合ガスは大気圧，２００℃とし、ガス透過室３６は－０．０９ＭＰａに減圧した。そして、これらの測定値に基いて透過率＝透過量／（フィルタ面積×差圧×時間）からＳＦ₆及びＮ₂の透過率を求めた。さらに、ＳＦ₆の透過係数比（Ｎ₂の透過率／ＳＦ₆の透過率）を求めた。その結果は表３に示す通りであった。
【００３７】
【表３】

【００３８】表２及び表３から明らかなように、セラミックフィルタ３１（分離膜３１ｂ）の細孔による透過率制御によりＮ₂ガスとＰＦＣガス（ＣＨＦ₃又はＳＦ₆）との分離において高い選択性を有することが確認された。
【００３９】（実験４）上記した無害化装置４におけるＣＦ₄濃度変化による分解効率への影響を確認した。すなわち、被燃焼ガス流路４４ｂから内筒４３にＮ₂，ＣＦ₄の混合ガスを導入させると共に、燃料ガス供給路４４ｃからプロパンガスを供給して、混合ガスを燃焼させた。そして、混合ガスの導入量を一定（５０Ｌ／ｍｉｎ）に保持した状態で、導入させる混合ガスのＣＦ₄濃度を０～９％の範囲で変化させて、燃焼筒４１から排出される廃ガスのＣＦ₄濃度を測定した。導入させる混合ガス及び廃ガスのＣＦ₄濃度はＦＴＩＲ（フーリェ変換赤外分光計）で測定し、その測定値から分解率（（混合ガスのＣＦ₄濃度／廃ガスのＣＦ₄濃度）×１００）を求めた。その結果は図６に示す通りであった。
【００４０】図６から明らかなように、上記構造の無害化装置４によれば、ＰＦＣガス濃度（ＣＦ₄濃度）に拘わらずほぼ一定の分解率を確保することができ、分離フィルタ装置３によるＰＦＣガスの濃縮に適した無害化処理（ＰＦＣガスの分解処理）を行い得ることが理解される。
【００４１】（実験５）実験４と同一の燃焼条件において、Ｎ₂，ＣＦ₄の混合ガスを上記無害化装置４で燃焼させた。そして、混合ガスにおけるＣＦ₄量を一定（１Ｌ／ｍｉｎ）としてＮ₂量を１００～６００Ｌ／ｍｉｎの範囲で変化させつつ、実験４と同様にして分解率を求めた。その結果は図７に示す通りである。
【００４２】ところで、実験１から理解されるように、上記した分離フィルタ装置３によるＮ₂，ＣＦ₄の混合ガスの分離能力つまりＮ₂の除去率は約２５％である（表１に示す如く、１％のＣＦ₄は約４％まで濃縮される）から、Ｎ₂量を６００Ｌ／ｍｉｎとする混合ガスを分離フィルタ装置３で処理するとすれば、無害化装置４に導入される混合ガスのＮ₂量は約１５０Ｌ／ｍｉｎに低減されることになるはずである。そして、図７から理解されるように、Ｎ₂量が約１５０Ｌ／ｍｉｎ以下であるときは、分解率が９８％で安定しているが、Ｎ₂量が増加するに従って分解率は急激に低下している。したがって、これらのことから、排ガスを分離フィルタ装置３により処理（ＰＦＣガスの濃縮）した上で無害化装置４による処理（ＰＦＣガスの燃焼）を行うことにより、排ガスをそのまま燃焼処理する場合に比して、極めて効率の良い無害化処理を行いうることが理解される。なお、図７に示す実験５の結果は、分離フィルタ装置３によるＰＦＣガスの濃縮度と無害化装置４による分解率との関係を間接的に示すものである。
【００４３】（実験６）上記した排ガス処理装置を使用して６００Ｌ／ｍｉｎの排ガス１を無害化処理して、無害化装置４から排出される廃ガスのＰＦＣ濃度を測定した。また、この排ガス処理装置の無害化装置４と同一構成をなす複数台の無害化装置を並列使用して、同一性状，流量の排ガス１を無害化処理した。その結果、無害化装置のみにより排ガス１を処理した場合、廃ガスのＰＦＣ濃度が排ガス処理装置を使用した場合と同等となるには、３台の無害化装置が必要であった。そして、排ガス処理装置を使用した場合の設置スペース、イニシャルコスト及びランニングコストは、夫々、３台の無害化装置を使用した場合の９０％、８０％及び５０％であった。このことから、本発明の排ガス処理装置によれば、設置スペース、イニシャルコスト及びランニングコストの低減を図りつつ良好なＰＦＣガスの無害化処理を行い得ることが理解される。
【００４４】なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良，変更することができる。例えば、無害化装置４として、特開平１１－３１９４８５号公報に開示される如く、二次処理ガスを加熱した上で触媒により分解させる触媒燃焼式のものを使用することができる。また、分離フィルタ装置３における分離膜３１ｂの水分吸着による性能低下を抑制する為には、図８に示す如く、過熱装置５の前段（上流側）に、水分を除去する為の冷凍式、加圧式、膜分離方式等による方式により、湿式スクラバー２を通過した一次処理ガス１１中の水分を予め除去する水分除去装置５１を設けておくことがより好ましい。なお、図８に示す排ガス処理における水分除去装置５１以外の構成は、上記した実施の形態における排ガス処理装置におけると同一である。また、本発明は、上記した如くバルクガス，ＰＦＣガスに加えて酸性ガス及びＳｉＯ₂微粉末が含まれる排ガスのみならず、酸性ガスを含まない排ガスやＳｉＯ₂微粉末を含まない排ガスを無害化処理する場合にも当然に適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】以上の説明からも容易に理解されるように、本発明の排ガス処理装置によれば、ＰＦＣガスを含む排ガスを冒頭で述べた問題を生じることなく効率良く経済的に無害化処理することができ、しかも排ガスに大量に含まれるバルクガスを効果的に回収，再利用することができる。

【出願人】	【識別番号】０００２０８１６７【氏名又は名称】大陽東洋酸素株式会社【住所又は居所】大阪府大阪市西区靱本町２丁目４番１１号【識別番号】０００００６６３３【氏名又は名称】京セラ株式会社【住所又は居所】京都府京都市伏見区竹田鳥羽殿町６番地
【出願日】	平成１３年１２月４日（２００１．１２．４）
【代理人】	【識別番号】１０００８２４７４【弁理士】【氏名又は名称】杉本丈夫
【公開番号】	特開２００３－１７００２０（Ｐ２００３－１７００２０Ａ）
【公開日】	平成１５年６月１７日（２００３．６．１７）
【出願番号】	特願２００１－３７０５７５（Ｐ２００１－３７０５７５）