JPH1099630A - Gaseous impurity treatment apparatus - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To To provide a gaseous impurity removing system hard to generate an abrasion powder. SOLUTION: A gaseous impurity treatment system 100 is equipped with a fluidized bed adsorbing chamber 110 wherein fluidized beds 122 composed of a filter material adsorbing gaseous impurities are formed on perforated plates 120 laminated in a multistage fashion within an adsorbing chamber 110 and successively allowed to fall to lower stages while fluidized and moved at every stages and untreated air is passed through the fluidized beds moving on the respective stages to form clean air and the filter material reaching the bottom part of the adsorbing chamber 110 is returned to the uppermost stage by filter material feeding air streams. Since a carbonaceous synthetic adsorbent composed of pyrolyzed matter of a macroporous synthetic polymer is used as the filter material forming the fluidized beds, an abrasion powder is hard to generate and the life of the filter group arranged on the downstream side can be extended.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス状不純物処理
システムに係り、特に、半導体素子（ＬＳＩ）や液晶デ
ィスプレイ（ＬＣＤ）などを製造するクリーンルームの
雰囲気中に含まれるガス状不純物を除去する技術に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gaseous impurity processing system, and more particularly to a technique for removing gaseous impurities contained in an atmosphere of a clean room for manufacturing a semiconductor device (LSI) or a liquid crystal display (LCD). About.

【０００２】[0002]

【従来の技術】デバイスの高集積化に伴いプロセスの高
度化が進み、最近ではクリーンルーム環境中に存在する
微量な気中不純物がプロセス特性へ悪影響を及ぼす問題
が顕在化している。今後のデバイスプロセスでは、プロ
セスの歩留まりや安定性、デバイスの信頼性を維持・確
保するために、プロセス清浄化の対象物として、従来の
金属不純物やパーティクルに加え、ガス状不純物の制御
することがますます重要なファクタとなることが予測さ
れる。2. Description of the Related Art As devices have become more highly integrated, the process has become more sophisticated. Recently, a problem has emerged in which minute airborne impurities present in a clean room environment adversely affect process characteristics. In the future device process, in order to maintain and secure the process yield, stability, and device reliability, it is necessary to control gaseous impurities in addition to conventional metal impurities and particles as process cleaning targets. It is expected to be an increasingly important factor.

【０００３】なお、クリーンルーム環境中に有機物など
のガス状不純物が存在する場合に、以下に示すような問
題が生じることが知られている。 （１）クリーンルーム雰囲気中に含まれる極微量有機不
純物が、シリコンウェハ表面に吸着し、ポリシリコン酸
化膜耐圧が劣化する。 （２）クリーンルーム雰囲気中に含まれる極微量有機不
純物が、シリコンウェハ表面に吸着し、レジスト膜の密
着性が悪くなり、露光・エッチング不良を起こす。 （３）クリーンルーム雰囲気中に含まれる極微量有機不
純物が、シリコンウェハ表面に吸着し、ウェハの表面抵
抗率が上昇してウェハの帯電が生じやすくなり、浮遊微
粒子の静電吸着や素子の絶縁破壊が起きやすくなる。 （４）クリーンルーム雰囲気中に極微量有機不純物が含
まれていると、紫外線波長域で用いられる装置の光学系
レンズ、ミラー等の曇りによる光学効率の低下が生じ
る。これは気中有機不純物が紫外線により光化学反応を
起こし、その生成物がレンズやミラーの表面に付着する
いわゆる光ＣＶＤ反応である。[0003] It is known that the following problems occur when gaseous impurities such as organic substances are present in a clean room environment. (1) A trace amount of organic impurities contained in the clean room atmosphere are adsorbed on the surface of the silicon wafer, and the breakdown voltage of the polysilicon oxide film is deteriorated. (2) A trace amount of organic impurities contained in the clean room atmosphere are adsorbed on the surface of the silicon wafer, and the adhesion of the resist film is deteriorated, resulting in poor exposure and etching. (3) A trace amount of organic impurities contained in the clean room atmosphere are adsorbed on the silicon wafer surface, the surface resistivity of the wafer is increased, and the wafer is liable to be charged. Is more likely to occur. (4) If the clean room atmosphere contains a trace amount of organic impurities, the optical efficiency of the device used in the ultraviolet wavelength range is lowered due to clouding of the optical lenses and mirrors. This is a so-called photo-CVD reaction in which airborne organic impurities cause a photochemical reaction by ultraviolet rays, and the products adhere to the surfaces of lenses and mirrors.

【０００４】かかるクリーンルーム雰囲気中に含まれる
ガス状不純物を除去するために、従来よりいくつかのガ
ス状不純物除去装置が知られている。以下、代表的なガ
ス状不純物除去装置について説明する。[0004] In order to remove gaseous impurities contained in such a clean room atmosphere, several gaseous impurity removing apparatuses have been conventionally known. Hereinafter, a typical gaseous impurity removing apparatus will be described.

【０００５】（１）ケミカルフィルタ まず第１に、ガス状不純物を除去するための装置とし
て、いわゆるケミカルフィルタが知られている。大部分
のケミカルフィルタは、活性炭をベースとするもので、
ガス状不純物についてはそのまま物理吸着して除去する
ことができる。なお、活性炭をベースとしたケミカルフ
ィルタには、多様な形状がある。例えば、最も簡素な形
状としては粒状活性炭を詰め込んだだけの充填塔があ
る。かかる形状のケミカルフィルタは吸着効率が高いも
のの圧力損失（通気抵抗）も高いという欠点を有する。(1) Chemical filter First, a so-called chemical filter is known as an apparatus for removing gaseous impurities. Most chemical filters are based on activated carbon,
Gaseous impurities can be removed by physical adsorption as they are. In addition, the chemical filter based on activated carbon has various shapes. For example, the simplest form is a packed tower that is only packed with granular activated carbon. The chemical filter having such a shape has a drawback that the adsorption efficiency is high but the pressure loss (ventilation resistance) is high.

【０００６】さらに他の形状として、繊維状活性炭を低
融点ポリエステルやポリエステル不織布のバインダと複
合してフェルト形状にしたもの、粒状活性炭をウレタン
フォームや不織布に接着剤で強固に付着させたシート形
状のものがある。これらの形状は優れた通気性がありし
かも吸着効率は充填塔とさほど劣らない。しかし、フェ
ルト形状やシート形状のケミカルフィルタでは、濾材
（例えば、不織布、バインダなど）そのものや、活性炭
をシートに付着させるための接着剤（例えば、ネオプレ
ン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン
系樹脂など）や、濾材を周囲のフレームに固着するため
に用いるシール材（例えば、ネオプレンゴムやシリコン
ゴムなど）などから脱離するガス状有機不純物がケミカ
ルフィルタ通過後の空気中に残存し、デバイスに悪影響
を与える可能性がある。これらのケミカルフィルタで
は、クリーンルーム雰囲気中に含まれるｐｐｂオーダの
極微量有機不純物を除去することを目的としながら、フ
ィルタへの取り入れ空気中の有機不純物は活性炭で吸着
・除去できたとしても、逆にフィルタ自身から脱離する
ガス状不純物がフィルタからの取り出し空気中に混入し
て新たな障害を引き起こすこともありうる。一方、充填
塔では、ガス状不純物の脱離の心配のない金属製容器に
粒状活性炭を充填すればこのような心配はない。[0006] Further, as another shape, a fibrous activated carbon compounded with a binder of low melting point polyester or polyester non-woven fabric to form a felt shape, or a sheet shape in which granular activated carbon is firmly adhered to urethane foam or non-woven fabric with an adhesive. There is something. These shapes have excellent air permeability, and the adsorption efficiency is not so inferior to that of a packed tower. However, in the case of a felt-shaped or sheet-shaped chemical filter, a filter medium (for example, a nonwoven fabric or a binder) itself or an adhesive (for example, neoprene-based resin, urethane-based resin, epoxy-based resin, silicon-based resin) for adhering activated carbon to the sheet is used. Gaseous organic impurities that desorb from the sealing material (for example, neoprene rubber, silicon rubber, etc.) used to fix the filter medium to the surrounding frame remain in the air after passing through the chemical filter, Devices can be adversely affected. In these chemical filters, while aiming to remove trace amounts of organic impurities in the order of ppb contained in the clean room atmosphere, even if the organic impurities in the air taken into the filter can be adsorbed and removed by activated carbon, on the contrary, The gaseous impurities desorbed from the filter itself may enter the air taken out of the filter and cause a new obstacle. On the other hand, in a packed tower, there is no such a concern if the granular activated carbon is packed in a metal container in which there is no fear of desorption of gaseous impurities.

【０００７】さらに、活性炭をベースとしたケミカルフ
ィルタに共通する欠点として、吸着性能が急激に低下す
る破過現象の問題がある。すなわち、活性炭層に連続的
に通気して吸着操作を行うと、入り口側に近い活性炭か
ら順次飽和して吸着性能を失っていく。つまり、吸着能
力を有する吸着帯は入り口側から出口側へ通気時間と共
に移動していく。そして、出口付近の活性炭が飽和して
吸着能力を失った途端、活性炭層全体の吸着能力も失わ
れて、取り出し空気中のガス状不純物濃度は取り入れ空
気中のガス状不純物濃度とほとんど変わらなくなる。こ
れは活性炭層の破過現象と呼ばれている。Further, as a drawback common to the activated carbon-based chemical filters, there is a problem of a breakthrough phenomenon in which the adsorption performance is rapidly reduced. That is, when the adsorbing operation is performed by continuously ventilating the activated carbon layer, the activated carbon near the entrance side is sequentially saturated and loses the adsorbing performance. That is, the adsorption band having the adsorption ability moves from the entrance side to the exit side with the ventilation time. As soon as the activated carbon near the outlet is saturated and loses the adsorption capacity, the adsorption capacity of the entire activated carbon layer is also lost, and the concentration of gaseous impurities in the taken-out air is almost the same as the concentration of gaseous impurities in the taken-in air. . This is called a breakthrough phenomenon of the activated carbon layer.

【０００８】通常、ケミカルフィルタの交換時期は、吸
着性能の劣化を定期的にモニタリングしながらその寿命
を判定することで決定される。しかし、ケミカルフィル
タ入り口側の有機不純物濃度が予期せず突発的に上昇し
た場合、吸着性能の劣化は急激に進行し、当初の見積時
間よりも大幅に短い時間で活性炭層は破過に至る。つま
り、活性炭層が破過する前にケミカルフィルタを交換で
きず、デバイスの製品不良を起こしてしまうおそれがあ
る。Usually, the replacement time of the chemical filter is determined by judging the life of the chemical filter while periodically monitoring the deterioration of the adsorption performance. However, when the concentration of the organic impurities at the entrance of the chemical filter unexpectedly and suddenly increases, the adsorption performance deteriorates rapidly, and the activated carbon layer breaks down in a time significantly shorter than the initially estimated time. That is, the chemical filter cannot be replaced before the activated carbon layer breaks through, and there is a possibility that a product failure of the device may occur.

【０００９】（２）流動層吸着塔 上記のようなケミカルフィルタがかかる問題（充填塔の
圧力損失、フェルト形状やシート形状からの脱ガス、吸
着性能が急激に低下する破過現象）を解決する方法とし
て、本件と同一発明者・同一出願人にかかる特願平７−
３０８１７９号「ガス状不純物除去システム及び粒子除
去フィルタ」に開示されているような、流動層吸着塔を
利用したガス状不純物除去システムが提案されている。
この流動層吸着塔は、多段に積層された多孔板上に粒状
活性炭などの吸着濾材による流動層を形成し、この流動
層を各段ごとに流動移動させながら順次下段に落下させ
るように構成されている。この間、処理空気を上向き流
として、各段において吸着濾材の流動層と均一に接触さ
せ、処理空気中のガス状不純物を吸着させる。浄化され
た空気は吸着塔の上部から放出される。また吸着塔底部
に到達した吸着濾材は、気流搬送器によって吸着塔の最
上段に戻され、再び落下するように構成されている。従
来、流動層に使用できる粒状活性炭として、木炭粉末、
石炭、石油ピッチなどを原料とした天然物系球状活性炭
があった。流動層中を空気が通過するため、充填塔に比
べて圧力損失は遥かに小さい。また、吸着塔内に使用さ
れる素材にはガス状不純物の発生が全くないステンレス
のような金属を採用することができるため、フェルト形
状やシート形状のケミカルフィルタのような脱ガスの心
配はない。さらには、ケミカルフィルタのように飽和帯
と吸着帯が偏在するということはなく、吸着塔内を循環
する吸着濾材の吸着性能が均一かつ徐々に低下するた
め、吸着性能が急激に劣化し破過に至るという不具合も
ない。(2) Fluidized bed adsorption tower Solves the problems of the above-mentioned chemical filters (pressure loss of the packed tower, degassing from the felt shape or sheet shape, breakthrough phenomenon in which the adsorption performance sharply decreases). As a method, Japanese Patent Application No. Hei.
A gaseous impurity removal system using a fluidized bed adsorption tower has been proposed, as disclosed in US Pat. No. 308179, “Gaseous impurity removal system and particle removal filter”.
This fluidized bed adsorption tower is configured to form a fluidized bed with an adsorption filter medium such as granular activated carbon on a multi-layered perforated plate, and to successively drop the fluidized bed to a lower stage while moving and moving the fluidized bed for each stage. ing. During this time, the treated air is made to flow upward, and is brought into uniform contact with the fluidized bed of the adsorption filter medium at each stage to adsorb gaseous impurities in the treated air. The purified air is discharged from the upper part of the adsorption tower. In addition, the adsorption filter medium that has reached the bottom of the adsorption tower is returned to the uppermost stage of the adsorption tower by the airflow carrier, and is configured to fall again. Conventionally, as a granular activated carbon that can be used in a fluidized bed, charcoal powder,
There was a natural product type spherical activated carbon made from coal, petroleum pitch and the like. Since air passes through the fluidized bed, the pressure loss is much smaller than in a packed column. In addition, since the metal used in the adsorption tower can be a metal such as stainless steel that does not generate any gaseous impurities, there is no need to worry about degassing such as a felt-shaped or sheet-shaped chemical filter. . Furthermore, unlike the chemical filter, the saturated band and the adsorption band are not unevenly distributed, and the adsorption performance of the adsorption filter medium circulating in the adsorption tower decreases uniformly and gradually. There is no problem that leads to.

【００１０】しかし、このような流動層吸着塔において
は、流動状態にある吸着濾材は、互いに擦れ合うことで
ミクロンサイズの活性炭微粒子を発生する。後述するよ
うに、流動層吸着塔からの取り出し空気中の活性炭摩耗
粉濃度は、ケミカルフィルタからの取り出し空気中の活
性炭摩耗粉濃度の２０倍にもなる。However, in such a fluidized bed adsorption tower, the adsorbing filter media in a fluidized state generate micron-sized activated carbon fine particles by rubbing each other. As will be described later, the concentration of the activated carbon abrasion powder in the air taken out of the fluidized bed adsorption tower is 20 times the concentration of the activated carbon abrasion powder in the air taken out of the chemical filter.

【００１１】そこで、上記のようなケミカルフィルタや
流動層吸着塔の後段（空気取り出し側）には、通常、中
性能エアフィルタ、および／または、ＨＥＰＡないしは
ＵＬＰＡと称される高性能フィルタを取り付ける必要が
ある。この理由は、ケミカルフィルタの吸着濾材に活性
炭を使用しているためで、活性炭自身が破砕した粒子状
の汚染物を発生するためである。しかしながら、従来の
中性能フィルタや高性能フィルタは、濾材（例えば、不
織布、バインダなど）そのものや、濾材を固着するため
に用いるシール材（例えば、ネオプレンゴムやシリコン
ゴムなど）や接着剤（例えば、ネオプレン系樹脂、ウレ
タン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂など）な
どから脱離するガス状不純物がクリーンルーム中に浮遊
し、デバイスに悪影響を与える可能性がある。なお、本
明細書においては、中性能エアフィルタを単に中性能フ
ィルタ、ＨＥＰＡまたはＵＬＰＡフィルタのことを高性
能フィルタと称する。Therefore, it is usually necessary to attach a medium-performance air filter and / or a high-performance filter called HEPA or ULPA at the subsequent stage (air extraction side) of the chemical filter or the fluidized bed adsorption tower as described above. There is. The reason for this is that activated carbon is used as the adsorbing filter medium of the chemical filter, and the activated carbon itself generates crushed particulate contaminants. However, conventional medium-performance filters and high-performance filters include a filter medium (for example, a nonwoven fabric or a binder) itself, a sealing material (for example, neoprene rubber or silicon rubber) used for fixing the filter medium, or an adhesive (for example, Gaseous impurities desorbed from a neoprene-based resin, urethane-based resin, epoxy-based resin, silicon-based resin, etc.) may float in a clean room and adversely affect the device. In this specification, the medium performance air filter is simply referred to as a medium performance filter, and the HEPA or ULPA filter is referred to as a high performance filter.

【００１２】特に、流動層吸着塔はケミカルフィルタと
比較して活性炭摩耗粉の発生量が多いため、流動層吸着
塔とケミカルフィルタのそれぞれの下流側に同じ性能仕
様の粒子除去フィルタを取り付けた場合には、その交換
頻度は、流動層吸着塔の方がケミカルフィルタよりも大
きくなる。また、ケミカルフィルタは、活性炭摩耗粉発
生量が少ないので、中性能フィルタを省いて、下流側に
高性能フィルタだけを取り付けても交換頻度はさほど大
きくならない。一方、流動層吸着塔では活性炭摩耗粉発
生量が多く、交換頻度を小さくするため、中性能フィル
タと高性能フィルタの両方を設けることが好ましい。In particular, since a fluidized bed adsorption tower generates a large amount of activated carbon abrasion powder as compared with a chemical filter, a particle removal filter having the same performance specifications is attached to each downstream side of the fluidized bed adsorption tower and the chemical filter. In the meantime, the replacement frequency is higher in the fluidized bed adsorption tower than in the chemical filter. Further, since the chemical filter generates a small amount of activated carbon abrasion powder, the frequency of replacement does not increase so much even if the medium-performance filter is omitted and only the high-performance filter is mounted on the downstream side. On the other hand, in a fluidized bed adsorption tower, it is preferable to provide both a medium performance filter and a high performance filter in order to generate a large amount of activated carbon abrasion powder and reduce the frequency of replacement.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のガス状不純物除去システムは、次のような問題点
を抱えており、その解決が希求されている。 （１）ケミカルフィルタでは、クリーンルーム雰囲気に
含まれるｐｐｂオーダの極微量有機不純物を除去するこ
とが可能であるが、充填塔形状では圧力損失が高く、フ
ェルト形状やシート形状では脱ガスの処理が問題とな
り、形状に依らない共通する欠点として活性炭層の破過
現象の問題がある。 （２）流動層を形成する濾材として天然物系球状活性炭
を使用した従来の流動層吸着塔では、ケミカルフィルタ
と比較して活性炭摩耗粉の発生量が多いため、吸着塔の
空気取り出し側に粒子除去フィルタを取り付けた場合、
その交換頻度はケミカルフィルタの場合と比較して大き
くなるという問題がある。 （３）ケミカルフィルタや流動層吸着塔の後段（空気取
り出し側）に取り付けが不可欠の粒子除去フィルタの製
作にガス状不純物を脱離する素材が使用されており、そ
こから発生するガス状不純物が問題となる。As described above,
The conventional gaseous impurity removal system has the following problems, and a solution to the problem is desired. (1) In a chemical filter, it is possible to remove trace organic impurities of the order of ppb contained in a clean room atmosphere. However, a pressure loss is high in a packed tower shape, and degassing is a problem in a felt or sheet shape. As a common disadvantage irrespective of the shape, there is a problem of a breakthrough phenomenon of the activated carbon layer. (2) In a conventional fluidized bed adsorption tower using a natural product type spherical activated carbon as a filter material for forming a fluidized bed, the amount of activated carbon abrasion powder generated is larger than that of a chemical filter. If a removal filter is installed,
There is a problem that the replacement frequency is higher than that of a chemical filter. (3) A material that desorbs gaseous impurities is used in the production of a chemical filter or a particle removal filter that must be attached to the latter stage (air extraction side) of a fluidized bed adsorption tower. It becomes a problem.

【００１４】本発明は、上記のような従来のガス状有機
不純物処理装置が有する問題点に鑑みてなされたもので
あり、粒子除去フィルタ自身がガス状不純物汚染の原因
となることを防止するとともに、同フィルタの寿命を延
長することが可能な新規かつ改良されたクリーンルーム
雰囲気中のガス状有機不純物の除去装置を提供すること
である。The present invention has been made in view of the problems of the conventional gaseous organic impurity treatment apparatus as described above, and prevents the particle removal filter itself from causing gaseous impurity contamination. Another object of the present invention is to provide a new and improved apparatus for removing gaseous organic impurities in a clean room atmosphere capable of extending the life of the filter.

【００１５】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明によれば、吸着室内に多段に積層された多孔板
上にガス状不純物を吸着する濾材による流動層を形成
し、この流動層を各段ごとに流動移動させながら順次下
段に落下させて、各段を移動する流動層中を未処理空気
を通過させることにより清浄空気を生成するとともに、
吸着室底部に到達した濾材を濾材搬送用気流により最上
段にまで戻すように構成された流動層吸着室を備えた、
ガス状不純物処理システムが提供される。そして、請求
項１によれば、このガス状不純物処理システムにおい
て、流動層を形成する濾材は、巨大多孔質合成重合体の
熱分解物からなる炭素質合成吸着剤であることを特徴と
している。According to the present invention, there is provided a fluidized bed made of a filter medium for adsorbing gaseous impurities on a multi-layered porous plate in an adsorption chamber. While moving the bed fluidly for each stage, the bed is sequentially dropped to the lower stage, and clean air is generated by passing untreated air through the fluidized bed moving through each stage,
With a fluidized bed adsorption chamber configured to return the filter medium reaching the bottom of the adsorption chamber to the uppermost stage by the airflow for conveying the filter medium,
A gaseous impurity treatment system is provided. According to the first aspect of the present invention, in the gaseous impurity treatment system, the filter medium forming the fluidized bed is a carbonaceous synthetic adsorbent made of a thermal decomposition product of a macroporous synthetic polymer.

【００１６】本発明に基づいて構成される流動層吸着塔
に使用される巨大多孔質合成重合体の熱分解物からなる
炭素質合成吸着剤としては、例えば、スチレンとジビニ
ルベンゼンの付加共重合体を母体とし、これに必要に応
じてスルホン化などの処理を施して得られた巨大多孔質
（ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓ）合成重合体を、非酸化性雰
囲気中で熱分解して炭化したものを使用することができ
る。その市販品としては、商品名アンバーソープ（米国
のロームアンドハース社登録商標）などが代表的なもの
である。このような合成物系球状活性炭を既存の天然物
系球状活性炭と比較すると、以下の諸点で優れている。Examples of the carbonaceous synthetic adsorbent comprising a pyrolyzate of a macroporous synthetic polymer used in a fluidized bed adsorption tower constructed according to the present invention include, for example, an addition copolymer of styrene and divinylbenzene. It is possible to use a macroporous synthetic polymer obtained by subjecting it to a matrix and subjecting it to a treatment such as sulfonation if necessary, by pyrolyzing it in a non-oxidizing atmosphere and carbonizing it. it can. A typical commercial product is Amber Soap (trademark of Rohm and Haas Company, USA). Compared with the existing natural product type spherical activated carbon, such a synthetic type spherical activated carbon is superior in the following points.

【００１７】（１）粒子系０．７μｍの合成物系球状活
性炭の押しつぶし強度は５．０ｋｇ以上であった。一
方、石炭を原料とする同粒子径の天然物系球状活性炭の
押しつぶし強度は１．０ｋｇ以下であった。両者を流動
層吸着塔に使用した場合、合成物系球状活性炭は天然物
系球状活性炭よりも遥かに摩耗粉がでにくいという特徴
を有している。(1) The crushing strength of the composite spherical activated carbon having a particle diameter of 0.7 μm was 5.0 kg or more. On the other hand, the crushing strength of natural product type spherical activated carbon having the same particle size as coal as raw material was 1.0 kg or less. When both are used in a fluidized bed adsorption tower, the synthetic spherical activated carbon has a feature that wear powder is much less likely to be generated than the natural spherical activated carbon.

【００１８】（２）合成物系球状活性炭は親水性から疎
水性まで品揃えが豊富であるが、天然物系球状活性炭は
完全な親水性である。ここで、粒状活性炭による気層中
での有機物の吸着は、相対湿度が高くなると吸着性能が
著しく低下する。これは活性炭の孔表面の吸着点で水分
子が先に吸着し、水素結合による水分子層の生成が被吸
着物質と活性炭との物理吸着を妨げるからである。従っ
て、請求項２に記載の不純物処理システムのように、疎
水性の合成物系球状活性炭を使用すれば、相対湿度の高
い条件下でも良好な吸着性能が得られる。なお、図２
は、５種の合成物系球状活性炭（アンバーソープ）と天
然物系球状活性炭（カルゴン粒状炭）の水分子吸着等温
線を示したものである。(2) The synthetic spherical activated carbon has a wide variety of products from hydrophilic to hydrophobic, but the natural spherical activated carbon is completely hydrophilic. Here, the adsorption performance of the organic substance in the gas phase by the granular activated carbon is significantly reduced as the relative humidity increases. This is because water molecules are first adsorbed at the adsorption point on the pore surface of the activated carbon, and the formation of a water molecule layer by hydrogen bonding prevents physical adsorption between the substance to be adsorbed and the activated carbon. Therefore, when a hydrophobic synthetic spherical activated carbon is used as in the impurity treatment system according to the second aspect, good adsorption performance can be obtained even under conditions of high relative humidity. Note that FIG.
Fig. 5 shows water molecule adsorption isotherms of five synthetic spherical activated carbons (Ambersoap) and natural product spherical activated carbons (calgon granular carbon).

【００１９】さらに請求項３に記載のように、流動層吸
着室の下流側に、ガス状不純物を発生しない素材のみか
ら構成されて、粒子状不純物を除去するフィルタ手段を
設置するように構成することが可能である。ガス状不純
物除去手段の下流に配置されるガス状不純物を発生しな
いフィルタ手段としては、例えば、ＨＥＰＡフィルタま
たはＵＬＰＡフィルタと称される粒径が０．３μｍの大
きさの微粒子を９９．９７％以上捕集できる高性能フィ
ルタを使用することができる。また、その高性能フィル
タの上流側に、中性能エアフィルタと称される粒径が
０．３μｍまたは０．３μｍ以上の大きさの微粒子を９
９．９７％未満で捕集できる中性能フィルタを配しても
良い。なお、本発明のように、流動層吸着塔に合成物系
球状活性炭を使用した場合、天然物系球状活性炭を使用
した場合と比較して、遥かに摩耗粉が出にくいので、後
述するように流動層吸着塔の下流側に設けた中性能フィ
ルタの目詰まりが抑制されて寿命を大幅に延ばすことが
可能であり、また、流動層吸着塔の下流側の中性能フィ
ルタを省略して高性能フィルタを設ける構成を採用する
ことも可能となる。Further, as set forth in claim 3, a filter means made of only a material which does not generate gaseous impurities and which removes particulate impurities is provided downstream of the fluidized bed adsorption chamber. It is possible. As the filter means which is disposed downstream of the gaseous impurity removing means and does not generate gaseous impurities, for example, fine particles having a particle size of 0.3 μm called a HEPA filter or ULPA filter having a particle diameter of 0.3 μm are 99.97% or more. High performance filters that can be trapped can be used. On the upstream side of the high performance filter, fine particles having a particle size of 0.3 μm or 0.3 μm or more, which is called a medium performance air filter, are added.
A medium-performance filter that can collect at less than 9.97% may be provided. In addition, as in the present invention, when the synthetic spherical activated carbon is used in the fluidized bed adsorption tower, wear powder is much less likely to be generated as compared with the case where the natural spherical activated carbon is used. Clogging of the medium-performance filter provided on the downstream side of the fluidized-bed adsorption tower is suppressed, and the service life can be greatly extended. It is also possible to adopt a configuration in which a filter is provided.

【００２０】この際、通常の中性能フィルタ、ＨＥＰＡ
フィルタまたはＵＬＰＡフィルタでは、濾材に揮発性有
機物を含むバインダを使用しているのでバインダからの
脱ガスがある。したがって、請求項３によれば、バイン
ダを使用しない濾材を用い、あるいはバインダを使用し
ていても焼きだしなどの処理により揮発性有機物を除去
した濾材を用い、さらに濾材をフレームに固定する手段
であるシール材にも脱ガスの発生のない種類を選択した
り、焼き出しなどの処理により揮発性不純物を除去した
シール材を用いたり、あるいは濾材を脱ガスのない素材
で物理的に圧着してフレームに固定することが好まし
い。さらに、フィルタフレームの取り付けにあたって
は、ガス状不純物を発生しない無機素材パッキンやフッ
素樹脂パッキンを用いることが好ましい。At this time, a normal medium performance filter, HEPA
In a filter or a ULPA filter, a binder containing a volatile organic substance is used as a filter medium, and thus degassing from the binder occurs. Therefore, according to the third aspect, using a filter medium that does not use a binder, or using a filter medium from which volatile organic substances have been removed by a process such as baking out even if a binder is used, and further using a means for fixing the filter medium to the frame. Select a type that does not generate degassing for a certain sealing material, use a sealing material from which volatile impurities have been removed by baking, or physically press-fit a filter material with a material that does not degas. It is preferable to fix to the frame. Further, when mounting the filter frame, it is preferable to use an inorganic material packing or a fluororesin packing which does not generate gaseous impurities.

【００２１】この粒子除去フィルタを以下のような構成
にすることも可能である。つまり、ガス状有機不純物を
発生しない素材（例えば、金属、セラミックス、ガラス
繊維など）のみで構成されるフレーム要素とフィルタ要
素のみから構成されて、ガス状不純物を発生しないもの
である。ガラス繊維製や金属製のフィルタ要素を、プリ
ーツ形状、円筒形状または封筒形状に形成し、処理空気
との接触面積を拡大しても良い。なお、ガラス繊維製フ
ィルタ要素を使用する場合には、そのガラス繊維製フィ
ルタ要素を金属製またはセラミックス製のスペーサまた
は多孔板またはメッシュで挟持するように構成しても良
い。この場合、ガラス繊維製フィルタ要素を挟持するス
ペーサ、多孔板、メッシュはフレーム要素の一部を構成
する。The filter for removing particles can be configured as follows. In other words, it is composed of only a frame element and a filter element made of only a material that does not generate gaseous organic impurities (for example, metal, ceramic, glass fiber, etc.), and does not generate gaseous impurities. The filter element made of glass fiber or metal may be formed in a pleated shape, a cylindrical shape or an envelope shape to increase the contact area with the processing air. When a glass fiber filter element is used, the glass fiber filter element may be sandwiched between metal or ceramic spacers, a perforated plate, or a mesh. In this case, the spacer, the perforated plate, and the mesh that sandwich the glass fiber filter element constitute a part of the frame element.

【００２２】なお、本発明にかかる粒子除去フィルタに
おいては、フィルタ要素とフレーム要素をつぎのように
定義することにする。すなわち、ガラス繊維濾材や金属
メッシュのように、処理空気中の微粒子除去に直接役立
つ機能を有する要素をフィルタ要素とする。一方、微粒
子除去の機能を十分に発揮させるためにフィルタ要素を
成形する要素や、処理空間中にフィルタ要素を機械的に
保持するための要素はフレーム要素とする。したがっ
て、金属製メッシュや金属製多孔板に関しては、目の粗
さや線径や板厚がそれぞれ小さなものは濾材、すなわち
フィルタ要素として好適に使用することが可能であり、
これに対して、目の粗さや線径や板厚がそれぞれ大きな
ものはフィルタ部材の保持網、すなわちフレーム要素と
して好適に使用することができる。In the particle removal filter according to the present invention, the filter element and the frame element are defined as follows. That is, an element having a function directly useful for removing fine particles in the processing air, such as a glass fiber filter medium or a metal mesh, is used as a filter element. On the other hand, an element for forming a filter element to sufficiently exert the function of removing fine particles and an element for mechanically holding the filter element in the processing space are frame elements. Therefore, with respect to a metal mesh or a metal perforated plate, those having small mesh roughness, wire diameter, and plate thickness can be suitably used as a filter medium, that is, a filter element.
On the other hand, those having large mesh roughness, wire diameter and plate thickness can be suitably used as a holding net of the filter member, that is, a frame element.

【００２３】さらに請求項４に記載のように、そのフィ
ルタ手段に対して、ガス状不純物を発生しない素材のみ
から構成されて、粒子状不純物を除去する１または２以
上のバックアップ用フィルタ手段が選択的に切り換え可
能に並列に接続するように構成してもよい。かかる構成
によれば、目詰まりを起こしたフィルタ手段を交換する
際に、空気経路をバックアップ用フィルタ手段に切り換
えることで、システムの運転を中断する必要がない。According to a fourth aspect of the present invention, one or two or more backup filter means made of only a material that does not generate gaseous impurities and removing particulate impurities are selected for the filter means. You may be comprised so that it may be connected in parallel so that it may be switchable. According to such a configuration, when replacing the clogged filter means, the operation of the system does not need to be interrupted by switching the air path to the backup filter means.

【００２４】[0024]

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら、
本発明に基づいて構成されたガス状不純物除去手段の好
適な実施の形態について詳細に説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
A preferred embodiment of the gaseous impurity removing means according to the present invention will be described in detail.

【００２５】図１には、本発明にかかるガス状有機不純
物処理システムの実施の態様が示されている。このガス
状有機不純物処理システム１００は、システムの上流側
に設置されるガス状有機不純物処理装置として流動層吸
着塔１１０を使用し、その下流側に本発明に基づいて構
成されたガス状有機不純物を発生しないフィルタ群１５
０、すなわち、中性能フィルタ１５１および高性能フィ
ルタ１５２を上流側から順次直列に設置したものであ
る。流動層吸着塔の吸着濾材には、合成物系球状活性炭
として、スチレンとジビニルベンゼンの付加共重合体を
母体とし、これにスルホン化処理を施して得られた巨大
多孔質（ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓ）合成重合体を、非酸
化性雰囲気中で熱分解して炭化したものを使用した。な
お、中性能フィルタ１５１や高性能フィルタ１５２をシ
ステムに取り付ける際には、有機物ガスの発生のないシ
ール部材、例えば無機素材パッキンやテフロンなどのフ
ッ素樹脂パッキンを使用することが好ましい。FIG. 1 shows an embodiment of a system for treating gaseous organic impurities according to the present invention. The gaseous organic impurity treatment system 100 uses a fluidized bed adsorption tower 110 as a gaseous organic impurity treatment device installed on the upstream side of the system, and has a gaseous organic impurity configured on the downstream side according to the present invention. Filter group 15 that does not generate
0, that is, the medium-performance filter 151 and the high-performance filter 152 are sequentially arranged in series from the upstream side. The adsorbent filter medium of the fluidized bed adsorption tower has a macroporous synthetic polymer obtained by subjecting an addition copolymer of styrene and divinylbenzene as a base material to a sulfonation treatment as a synthetic spherical activated carbon. Was carbonized by pyrolysis in a non-oxidizing atmosphere. When attaching the medium-performance filter 151 or the high-performance filter 152 to the system, it is preferable to use a seal member that does not generate an organic substance gas, for example, a fluorine resin packing such as an inorganic packing or Teflon.

【００２６】この流動層吸着塔１１０は、大きく分けて
吸着塔１１８と吸着濾材搬送部１１６から構成されてい
る。流動層吸着部１１２、シール部１１４からなり、流
動層吸着部１１２は、多段に積層された多孔板１２０を
備えている。合成物系球状活性炭は、この流動層吸着部
１１２において、多段の多孔板１２０上で、例えば静止
層高１０ｍｍ〜２０ｍｍ、流動層高２０ｍｍ〜４０ｍｍ
の流動層１２２を形成し、多段毎に流動移動しながら各
段の流下部１２０ａから逐次下段に落下して行く。この
間、吸着濾材の合成物系球状活性炭は、空気取り入れ口
１２３からダンパ１２３ｂと渦巻送風機１２３ａを経由
して取り入れられた上向流の処理空気１２４と均一に接
触し、処理空気中のガス状有機不純物を吸着する。他
方、浄化された空気１２６は吸着塔１１８の上部１１８
ａから放出される。またシール部１１４をなす吸着塔底
部１１８ｂに達した吸着濾材は、吸着濾材搬送部１１６
によって吸着塔の最上段に戻され、再び吸着工程に移っ
ていく。なお、１３５は逃がしダンパである。The fluidized bed adsorption tower 110 is roughly composed of an adsorption tower 118 and an adsorption filter medium transporting section 116. The fluidized bed adsorbing section 112 includes a fluidized bed adsorbing section 112 and a sealing section 114. The fluidized bed adsorbing section 112 includes a multi-layered perforated plate 120. In the fluidized bed adsorption section 112, the synthetic spherical activated carbon is formed on the multi-stage perforated plate 120, for example, with a stationary bed height of 10 mm to 20 mm and a fluidized bed height of 20 mm to 40 mm.
The fluidized bed 122 is formed and falls from the downstream portion 120a of each stage to the lower stage sequentially while flowing and moving in multiple stages. During this time, the synthetic spherical activated carbon of the adsorptive filter medium comes into uniform contact with the upwardly flowing process air 124 which is taken in from the air intake 123 via the damper 123b and the spiral blower 123a, and the gaseous organic Adsorb impurities. On the other hand, the purified air 126 is supplied to the upper part 118 of the adsorption tower 118.
Released from a. In addition, the adsorption filter medium that has reached the adsorption tower bottom 118b forming the sealing section 114 is adsorbed by the adsorption filter medium transport section 116.
Then, it is returned to the uppermost stage of the adsorption tower, and moves to the adsorption step again. Reference numeral 135 denotes a relief damper.

【００２７】かかる流動層吸着塔１１０を利用したガス
状不純物の除去装置は、流動状態にある吸着濾材の層の
中を被処理空気が通過するため、通気抵抗が極めて低い
という利点がある。例えば０．７ｍｍ直径の粒状活性炭
からなる静止層高１．５ｃｍの流動層を１ｍ／ｓの被処
理空気が通過する場合の通気抵抗はわずか１０ｍｍＨ₂
Ｏである。また、被処理空気中に含まれるｐｐｍオーダ
のガス状有機不純物を１ｐｐｂ以下の濃度にするために
はせいぜい７段の流動層、つまり７０ｍｍＨ₂Ｏの通気
抵抗を見込んでおけば十分である。なお、長期連続運転
中に、吸着塔内の吸着濾材は不純物を吸着して破過（飽
和して吸着性能を失う状態）に近づく。従って、破過す
る前に安全を見込んで早目に吸着濾材の交換が必要であ
る。例えば、破過するまでの寿命が２年であれば半年置
きに交換することができる。The apparatus for removing gaseous impurities using such a fluidized bed adsorption tower 110 has the advantage that the air to be treated passes through the bed of the adsorbing filter medium in a fluidized state, so that the flow resistance is extremely low. For example, when the air to be treated at 1 m / s passes through a fluidized bed having a height of 1.5 cm, which is a stationary bed made of granular activated carbon having a diameter of 0.7 mm, the airflow resistance is only 10 mmH _2.
O. In order to reduce the concentration of gaseous organic impurities on the order of ppm contained in the air to be treated to 1 ppb or less, it is sufficient to allow at least seven stages of fluidized beds, that is, a ventilation resistance of 70 mmH ₂ O. During long-term continuous operation, the adsorption filter medium in the adsorption tower adsorbs impurities and approaches breakthrough (a state in which the adsorption performance is lost due to saturation). Therefore, it is necessary to replace the adsorption filter medium as soon as possible in anticipation of safety before the breakthrough. For example, if the life until the breakthrough is two years, it can be replaced every six months.

【００２８】次に、図１に示す吸着濾材搬送部１１６に
ついて説明する。吸着濾材搬送部１１６は、ターボ送風
機１２８を備えており、このターボ送風機１２８により
ダンパ１３４と三方管１３２と気流輸送管１３６を経由
して圧縮空気１３８が吸着塔の最上段に送られる。三方
管１３２において、圧縮空気１３８と、取り出し口１３
０から出た吸着濾材が混合される。取り出し口１３０か
ら吸着濾材を取り出す経路には、第１経路１３０ａと第
２経路１３０ｂの２系統があり、第１経路１３０ａから
取り出された吸着濾材が圧縮空気１３８によって吸着塔
の最上段まで気流搬送される。この際、第２経路１３０
ｂはダンパ１３４ａおよびバルブ１４０を閉じることに
よって閉鎖されている。Next, the adsorption filter medium transporting section 116 shown in FIG. 1 will be described. The adsorption filter medium transport unit 116 includes a turbo blower 128, and the compressed air 138 is sent to the uppermost stage of the adsorption tower by the turbo blower 128 via the damper 134, the three-way pipe 132, and the airflow pipe 136. In the three-way pipe 132, the compressed air 138 and the outlet 13
The adsorbent filter medium coming out of 0 is mixed. There are two paths for taking out the adsorbing filter medium from the outlet 130, a first path 130a and a second path 130b, and the adsorbing filter medium taken out of the first path 130a is transported by compressed air 138 to the uppermost stage of the adsorption tower. Is done. At this time, the second path 130
b is closed by closing the damper 134a and the valve 140.

【００２９】一方、吸着濾材を交換する場合には、渦巻
送風機１２３ａを停止し、ダンパ１３４を閉じて第１経
路１３０ａを閉鎖する。逆にダンパ１３４とバルブ１４
０を開いて第２経路１３０ｂを開放し、三方管１３２ａ
において、ダンパ１３４ａを経由した圧縮空気１３８ａ
と、取り出し口１３０から出た吸着濾材を混合する。こ
の吸着濾材はバルブ１４０を経由して使用済み濾材貯槽
１４２まで気流搬送される。気流搬送に使用された圧縮
空気１３８ａは貯槽１４２に取り付けた排気口１４２ａ
から外部に排出される。On the other hand, when replacing the adsorption filter medium, the spiral blower 123a is stopped, the damper 134 is closed, and the first path 130a is closed. Conversely, damper 134 and valve 14
0 to open the second path 130b and the three-way tube 132a
, Compressed air 138a passing through the damper 134a
And the adsorbing filter medium coming out of the outlet 130 are mixed. This adsorbed filter medium is transported by air to the used filter medium storage tank 142 via the valve 140. The compressed air 138a used for the airflow is discharged from an exhaust port 142a attached to the storage tank 142.
Is discharged to the outside.

【００３０】吸着塔１１８の使用済み濾材を全て貯槽１
４２に気流搬送した後、貯槽下部に取り付けたバルブ１
４２ｂを開いて使用済み濾材を外部に取り出す。一方、
未使用の吸着濾材は供給口１４４ａから未使用濾材貯槽
１４４に入れる。その後、未使用の吸着濾材は、バルブ
１４６を経由して取り入れ口１４８から吸着塔１１８内
に入る。なお、１３５は逃がしダンパである。All used filter media of the adsorption tower 118 are stored in the storage tank 1
After the air stream was conveyed to 42, the valve 1
Open 42b and take out the used filter medium to the outside. on the other hand,
The unused adsorption filter medium is put into the unused filter medium storage tank 144 from the supply port 144a. Thereafter, the unused adsorption filter medium enters the adsorption tower 118 through the inlet 148 via the valve 146. Reference numeral 135 denotes a relief damper.

【００３１】ところで、かかる流動層吸着塔１１０で
は、流動状態にある吸着濾材自体が微粒子の発生源にな
る。しかし、本実施の形態によれば、流動層吸着塔の吸
着濾材には、合成物系球状活性炭として、スチレンとジ
ビニルベンゼンの付加共重合体を母体とし、これにスル
ホン化処理を施して得られた巨大多孔質（ｍａｃｒｏｐ
ｏｒｏｕｓ）合成重合体を、非酸化性雰囲気中で熱分解
して炭化したものを使用するので、従来から使用されて
きた木炭粉末、石炭、石油ピッチを原料とする天然物系
球状活性炭と比較して遥かに活性炭摩耗分の発生量が少
ない。さらに、本実施の形態によれば、流動層吸着塔１
１０の下流側にガス状不純物を発生しないフィルタ群１
５０、すなわち中性能フィルタ１５１および高性能フィ
ルタ１５２が設置されるので、ガス状有機不純物と粒子
状不純物の両方とも含まないクリーンエアを供給するこ
とができる。In the fluidized bed adsorption tower 110, the adsorbing filter medium itself in a fluidized state is a source of fine particles. However, according to the present embodiment, the adsorption filter medium of the fluidized bed adsorption tower is obtained by subjecting an addition copolymer of styrene and divinylbenzene to a matrix as a synthetic spherical activated carbon, and subjecting it to a sulfonation treatment. Macroporous (macrop)
(orous) Synthetic polymer which is pyrolyzed and carbonized in a non-oxidizing atmosphere is used, so it is compared with the conventional spherical activated carbon made from charcoal powder, coal and petroleum pitch. The amount of activated carbon abrasion is much smaller. Further, according to the present embodiment, fluidized bed adsorption tower 1
Filter group 1 that does not generate gaseous impurities downstream of 10
Since 50, that is, the medium-performance filter 151 and the high-performance filter 152 are provided, it is possible to supply clean air containing neither gaseous organic impurities nor particulate impurities.

【００３２】なお、フィルタ群１５０、すなわち中性能
フィルタ１５１および高性能フィルタ１５２の詳細な内
容については、本件出願人と同一出願人にかかる平成７
年１０月３１日付提出の特願平７−３０８１７９号「ガ
ス状不純物処理システム及び粒子除去フィルタ」に記載
されているので、本明細書においては、上記特許出願に
言及することにより、その詳細説明に代えることにす
る。The details of the filter group 150, that is, the medium-performance filter 151 and the high-performance filter 152, are the same as those of the present applicant in 1995.
This application is described in Japanese Patent Application No. 7-308179, “Gaseous Impurity Treatment System and Particle Removal Filter,” filed on Oct. 31, 2011, and will be described in detail in this specification by referring to the above patent application. Will be replaced by

【００３３】ここで、本実施の形態において使用される
合成物系球状活性炭は、従来の天然物系球状活性炭と比
較して活性炭摩耗粉の発生量が少ないから、高性能フィ
ルタ１５２のみを設置する構成にしても良い。しかし、
従来のように、流動層吸着塔の吸着濾材に天然物系球状
活性炭を使用した場合には、流動状態にある吸着濾材
は、互いに擦れ合うことで気中濃度が０．１ｍｇ／ｍ³
のオーダのミクロンサイズの微粒子を発生するため、こ
のような微粒子をいきなりＨＥＰＡやＵＬＰＡと称され
る高性能フィルタで除去しようとすれば、数カ月以内に
完全に目詰まりを起こしてしまう。フィルタが目詰まり
を起こして交換を要するまでの時間をフィルタの寿命と
考えると、従来から利用されていた天然物系球状活性炭
を使用した場合、フィルタの寿命を長くするためには、
まず中性能フィルタ１５１でミクロンサイズの濾材摩耗
粒子を除去し、中性能フィルタ１５１で除去できなかっ
た僅かのサブミクロンサイズの微粒子をさらに下流側に
設けた高性能フィルタ１５２で除去するという２段構え
にせざるをえない。しかし、本実施の形態のように、濾
材として合成物系球状活性炭を使用すれば、高性能フィ
ルタ１５２のみを設置する構成を採用することも可能で
ある。Since the synthetic spherical activated carbon used in the present embodiment generates less activated carbon abrasion powder than the conventional natural spherical activated carbon, only the high-performance filter 152 is provided. It may be configured. But,
When a natural product type spherical activated carbon is used as the adsorption filter medium of the fluidized bed adsorption tower as in the related art, the adsorption filter medium in the fluidized state is rubbed against each other to have an air concentration of 0.1 mg / m ^3.
Therefore, if such fine particles are suddenly removed by a high-performance filter called HEPA or ULPA, the particles will be completely clogged within a few months. Considering the time until the filter becomes clogged and needs to be replaced is the life of the filter.If the natural product type spherical activated carbon that has been used conventionally is used, in order to prolong the life of the filter,
First, a medium-performance filter 151 is used to remove micron-sized filter medium abrasion particles, and small submicron-sized particles that cannot be removed by the medium-performance filter 151 are removed by a high-performance filter 152 provided further downstream. I have to make it. However, if synthetic spherical activated carbon is used as a filter medium as in the present embodiment, it is also possible to adopt a configuration in which only the high-performance filter 152 is installed.

【００３４】次に、流動層吸着塔の球状活性炭に、本実
施の合成物系球状活性炭を採用した場合と、従来の天然
物系球状活性炭を採用した場合について、それぞれの場
合の活性炭摩耗粉の発生量とフィルタの寿命の実測デー
タを比較しながら、本実施の形態にかかるガス状不純物
除去システムの優れた作用効果について説明する。Next, in the case where the synthetic spherical activated carbon of the present embodiment is employed as the spherical activated carbon of the fluidized bed adsorption tower, and in the case where the conventional natural spherical activated carbon is employed, the activated carbon abrasion powder in each case is used. The excellent operation and effect of the gaseous impurity removal system according to the present embodiment will be described while comparing the amount of generated gas with the measured data of the life of the filter.

【００３５】表１は、本実施の形態にかかる流動層吸着
塔の主な運転条件を示す。合成物系活性炭（本実施）と
天然物系活性炭（従来）は、粒径は同一であっても嵩密
度が異なるため、流動層吸着塔へのそれぞれの使用量は
容積基準で同一とした。また、流動層吸着塔の出口側１
１８ａの流動層処理済み空気中の活性炭摩耗粉につい
て、その気中濃度をデジタル粉塵計（柴田科学社製Ｐ−
５Ｌ２型）で、またその粒径分布を光散乱式パーティク
ルカウンタ（ＰＭＳ社製ＴＵＲＢＯ１１０）で測定し
た。Table 1 shows the main operating conditions of the fluidized bed adsorption tower according to the present embodiment. Since the synthetic activated carbon (this embodiment) and the natural activated carbon (conventional) have different bulk densities even though they have the same particle size, the respective amounts used in the fluidized bed adsorption tower were the same on a volume basis. In addition, the outlet side 1 of the fluidized bed adsorption tower
18a of the activated carbon abrasion powder in the fluidized bed treated air was measured using a digital dust meter (P-
5L2) and the particle size distribution was measured with a light scattering particle counter (TURBO110 manufactured by PMS).

【００３６】[0036]

【表１】 [Table 1]

【００３７】また、表２は、本実施の流動層吸着塔下流
側に設置したガス状有機不純物を発生しない中性能フィ
ルタの主な仕様を示す。Table 2 shows the main specifications of the medium-performance filter which does not generate gaseous organic impurities and is installed downstream of the fluidized bed adsorption tower of the present embodiment.

【００３８】[0038]

【表２】 [Table 2]

【００３９】図３は、流動層吸着塔に使用する球状活性
炭の摩耗粉による中性能フィルタの粉塵付加量増加に伴
う圧力損失変化を加速試験によって測定した結果であ
る。なお、活性炭摩耗分を模擬した試験用の粉塵とし
て、図４に示すような粒径分布を有するシリカ粒子を採
用した。加速試験では、シリカ粒子濃度を表１の活性炭
摩耗粉濃度の数百倍とした空気を表２の中性能フィルタ
に供給した。図３の結果から明かなように、圧力損失が
５０ｍｍＡｑになるときの粉塵付加量は０．５８ｋｇ／
ｍ²、１００ｍｍＡｑになるときの粉塵付加量は０．８
９ｋｇ／ｍ²となる。FIG. 3 shows the results of an accelerated test of the change in pressure loss caused by the increase in the amount of dust added to the medium-performance filter due to the abrasion powder of the spherical activated carbon used in the fluidized bed adsorption tower. Silica particles having a particle size distribution as shown in FIG. 4 were employed as test dust simulating the activated carbon abrasion. In the accelerated test, air in which the silica particle concentration was several hundred times the activated carbon abrasion powder concentration in Table 1 was supplied to the medium performance filter in Table 2. As is clear from the results of FIG. 3, when the pressure loss becomes 50 mmAq, the dust addition amount is 0.58 kg /.
m ² , the amount of dust added at 100 mmAq is 0.8
It becomes 9 kg / m ² .

【００４０】表１の条件で流動層吸着塔を運転した場
合、本実施の形態に基づいて合成物系球状活性炭を使用
した場合では、活性炭摩耗粉濃度が０．００７ｍｇ／ｍ
³と極めて低く、新規の中性能フィルタが５０ｍｍＡｑ
になるまでに９年、１００ｍｍＡｑになるまでに１４年
を要する。このように活性炭摩耗粉濃度が極めて低い場
合、中性能フィルタを省略して高性能フィルタだけを設
けても、高性能フィルタが目詰まりを起こして交換する
まで数年を要するであろうから、十分実用に耐え得る。
一方、従来の天然物系球状活性炭を採用した場合には、
活性炭摩耗粉濃度が０．１４ｍｇ／ｍ³と高いため、新
規の中性能フィルタの圧力損失が５０ｍｍＡｑになるま
でにたったの０．４５年、１００ｍＡｑになるまでに
０．６８年しかかからない。もちろん、中性能フィルタ
を省略することは不可能である。When the fluidized bed adsorption tower was operated under the conditions shown in Table 1, when the synthetic spherical activated carbon was used according to the present embodiment, the activated carbon abrasion powder concentration was 0.007 mg / m 2.
Extremely low at ³ , 50mmAq for new medium performance filter
It takes nine years to become, and 14 years to reach 100 mmAq. When the activated carbon abrasion powder concentration is extremely low as described above, even if the medium-performance filter is omitted and only the high-performance filter is provided, it will take several years to replace the high-performance filter due to clogging. Can withstand practical use.
On the other hand, when conventional natural product type spherical activated carbon is adopted,
Since the activated carbon wear powder concentration is as high as 0.14 mg / m ^3, it takes only 0.45 years for the pressure loss of the new medium performance filter to reach 50 mmAq, and only 0.68 years for reaching 100 mAq. Of course, it is not possible to omit the medium performance filter.

【００４１】目詰まりを起こしたフィルタは、新しいフ
ィルタと交換しなければならないが、交換作業中には、
図１に示す本実施例の形態によるガス状有機不純物除去
システムの稼働を停止しなければならない。また、交換
作業そのものも、フィルタに堆積した活性炭摩耗粉が周
囲に飛び散ってクリーンルーム環境を汚染することのな
いよう注意を払う必要があり、かなり面倒である。した
がって、合成物系活性炭（本実施）と天然物系活性炭
（従来）を流動層吸着塔に使用した場合、両者のガス状
有機不純物の吸着性能に差がなければ、合成物系活性炭
（本実施）は流動層吸着塔の後段（空気取り出し側）に
取り付けた粒子除去フィルタの交換頻度が極めて少なく
て済むという点で、天然物系活性炭（従来）と比較して
極めて有利である。The clogged filter must be replaced with a new filter.
The operation of the system for removing gaseous organic impurities according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 must be stopped. Also, the replacement operation itself is considerably troublesome because it is necessary to take care that the activated carbon abrasion powder deposited on the filter does not scatter around and contaminate the clean room environment. Therefore, when a synthetic activated carbon (this embodiment) and a natural activated carbon (conventional) are used in a fluidized bed adsorption tower, if there is no difference in the adsorption performance of both gaseous organic impurities, the synthetic activated carbon (this embodiment) is used. ) Is extremely advantageous compared to natural product-based activated carbon (conventional) in that the frequency of replacing the particle removal filter attached downstream of the fluidized bed adsorption tower (air extraction side) can be extremely low.

【００４２】以上説明したように、目詰まりを起こした
フィルタは、常に新しいフィルタと交換せねばならない
が、その交換作業中にもシステムの運転は停止しないこ
とが好ましい。特に、本実施例の形態によるガス状不純
物除去システムはＬＳＩやＬＣＤを製造するクリーンル
ームの雰囲気中に含まれるガス状不純物を除去する技術
に関するものであり、例えば、ＬＳＩやＬＣＤの基板の
保管庫雰囲気を充満させるためのガス状不純物と粒子状
不純物のいずれも含まないクリーンエアを供給するため
に使用される。通常、ＬＳＩやＬＣＤの基板はクリーン
ルーム中で昼夜を問わず２４時間体制で休みなく製造さ
れるから、フィルタの交換作業中といえども本システム
の稼働は停止しないことが望ましい。As described above, the clogged filter must always be replaced with a new filter, but it is preferable that the operation of the system is not stopped during the replacement work. In particular, the gaseous impurity removal system according to this embodiment relates to a technology for removing gaseous impurities contained in an atmosphere of a clean room for manufacturing an LSI or an LCD. Is used to supply clean air containing neither gaseous impurities nor particulate impurities. Usually, LSI and LCD substrates are manufactured in a clean room 24 hours a day, seven days a week, so it is desirable that the operation of this system should not be stopped even during the filter replacement work.

【００４３】そこで、図５および図６に示すようなバッ
クアップとなる別系統のフィルタを流動層吸着塔１１０
の下流側に最初から設けておくことが望ましい。バック
アップとなる別系統のフィルタとしては、主フィルタと
同等の性能を有するものが使用されるが、通常運転時は
使用されない。しかし、使用中のフィルタが目詰まりを
起こした場合には、空気経路をバックアップ用フィルタ
側に切り換えて、システムを中断することなくフィルタ
の交換を行うことができる。フィルタ交換後には、空気
経路を更新された元の系統に切り換えて、バックアップ
用フィルタの使用を再度停止する。このように、バック
アップ用フィルタは交換作業の間、一時待避的に使用す
ることができる。Therefore, another type of filter serving as a backup as shown in FIG. 5 and FIG.
Is desirably provided from the beginning on the downstream side. As a filter of another system serving as a backup, a filter having the same performance as the main filter is used, but is not used during normal operation. However, if the filter being used is clogged, the air path can be switched to the backup filter side to replace the filter without interrupting the system. After the filter is replaced, the air path is switched to the updated system, and the use of the backup filter is stopped again. In this way, the backup filter can be used temporarily during the replacement operation.

【００４４】また、バックアップとなる別系統のフィル
タを、目詰まりを起こしたフィルタの交換後も、引き続
き使用し、この別系統のフィルタが目詰まりを起こして
使用出来なくなった場合には、元の系統のフィルタに切
り替えるというふうに、２系統のフィルタを交互連転す
ることもできる。Further, if another filter serving as a backup is used even after the clogged filter is replaced, the filter of another system becomes clogged and cannot be used. It is also possible to alternately rotate two filters, such as switching to a filter of one system.

【００４５】図５は、中性能フィルタ１５１に対してバ
ックアップ用の中性能フィルタ１５１’をダンパ１５１
ａ〜１５１ｄにより選択的に切り換え可能に並列に接続
したものである。中性能フィルタ１５１の運転時には、
ダンパ１５１ａ、１５１ｂが開けられ、ダンパ１５１
ｃ、１５１ｄは閉じられている。一方、中性能フィルタ
１５１の交換時には、ダンパ１５１ａ、１５１ｂは閉じ
られ、ダンパ１５１ｃと１５１ｄが開けられる。このよ
うに、本実施の形態によれば、目詰まりを起こしていな
い中性能フィルタ１５１’が交換作業中に使用されるた
め、システムの稼働が停止することはない。なお、図５
中のダンバ開閉状態は中性能フィルタ１５１の運転時に
相当する。FIG. 5 shows a configuration in which a backup medium performance filter 151 ′ is replaced with a damper 151 with respect to the medium performance filter 151.
a to 151d are connected in parallel so that they can be selectively switched. During operation of the medium performance filter 151,
The dampers 151a and 151b are opened, and the dampers 151 are opened.
c and 151d are closed. On the other hand, when replacing the medium-performance filter 151, the dampers 151a and 151b are closed, and the dampers 151c and 151d are opened. As described above, according to the present embodiment, since the medium-performance filter 151 ′ that is not clogged is used during the replacement work, the operation of the system does not stop. FIG.
The middle damper opening / closing state corresponds to the operation of the medium performance filter 151.

【００４６】図６は中性能フィルタ１５１または高性能
フィルタ１５２のどちらか一方、または中性能フィルタ
１５１と高性能フィルタ１５２の両方の交換を想定した
ものである。中性能フィルタ１５１および高性能フィル
タ１５２の運転時には、ダンパ１５１ａ、１５１ｂ、１
５２ａは開けられ、ダンパ１５１ｃ、１５１ｄ、１５２
ｂは閉じられている。一方、中性能フィルタ１５１のみ
の交換時には、ダンパ１５１ａ、１５１ｂ、１５２ｂは
閉じ、ダンパ１５１ｃ、１５１ｄ、１５２ａを開ける。
このように目詰まりを起こしていない中性能フィルタ１
５１’ を交換作業中に使用することができるので、本
実施の形態によれば、システムの駆動がフィルタ交換作
業中でも停止することはない。さらに、高性能フィルタ
１５２のみの交換時には、ダンパ１５１ｃ、１５１ｄ、
１５２ａは閉じ、ダンパ１５１ａ、１５１ｂ、１５２ｂ
を開ける。このように目詰まりを起こしていない高性能
フィルタ１５２’を交換作業中に使用することができる
ので、本実施の形態によれば、システムの稼働が交換作
業中でも停止することはない。 さらに、中性能フィル
タ１５１と高性能フィルタ１５２の両方の交換時には、
ダンパ１５１ａ、１５１ｂ、１５２ａを閉じ、１５１
ｃ、１５１ｄ、１５２ｂを開ける。このように目詰まり
を起こしていない中性能フィルタ１５１’と高性能フィ
ルタ１５２’が交換作業中に使用されるため、本実施の
形態によれば、システムの稼働が交換作業中でも停止す
ることはない。なお、図６中のダンパ開閉状態は高性能
フィルタ１５２の交換時に相当する。FIG. 6 is based on the assumption that either the medium performance filter 151 or the high performance filter 152 or both the medium performance filter 151 and the high performance filter 152 are replaced. During the operation of the medium performance filter 151 and the high performance filter 152, the dampers 151a, 151b, 1
52a is opened, and the dampers 151c, 151d, 152
b is closed. On the other hand, when only the medium performance filter 151 is replaced, the dampers 151a, 151b, and 152b are closed, and the dampers 151c, 151d, and 152a are opened.
Medium-performance filter 1 that is not clogged in this way
According to the present embodiment, the drive of the system does not stop even during the filter replacement work because the 51 'can be used during the replacement work. Furthermore, when only the high performance filter 152 is replaced, the dampers 151c, 151d,
152a is closed and dampers 151a, 151b, 152b
Open. Since the high-performance filter 152 'that is not clogged can be used during the replacement work, according to the present embodiment, the operation of the system does not stop even during the replacement work. Further, when replacing both the medium performance filter 151 and the high performance filter 152,
The dampers 151a, 151b, 152a are closed, and 151
Open c, 151d and 152b. Since the medium-performance filter 151 ′ and the high-performance filter 152 ′ that are not clogged are used during the replacement work, according to the present embodiment, the operation of the system does not stop even during the replacement work. . Note that the open / close state of the damper in FIG. 6 corresponds to replacement of the high-performance filter 152.

【００４７】以上、本発明に基づいて構成されたガス状
不純物処理システムの好適な実施の形態について添付図
面を参照しながら説明したが、本発明はかかる例に限定
されないことは言うまでもない。当業者であれば、さま
ざまな変形例および修正例に想到することは明らかであ
り、それらについても、本発明の技術的範囲に属するも
のと了解される。As described above, the preferred embodiments of the gaseous impurity treatment system configured based on the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made, and these are also within the technical scope of the present invention.

【００４８】例えば、図１においては、吸着室として塔
形状の吸着塔を使用したが、本発明はかかる例に限定さ
れず、さまざまな形状の吸着室内に多段に積層された多
孔板上にガス状不純物を吸着する濾材による流動層を形
成し、この流動層を各段ごとに流動移動させながら順次
下段に落下させて、各段を移動する流動層中を未処理空
気を通過させることにより清浄空気を生成するととも
に、吸着室底部に到達した濾材を濾材搬送用気流により
最上段にまで戻すように構成されたものであれば、各種
構成のガス状不純物除去システムに対して本発明を適用
することが可能である。For example, in FIG. 1, a tower-shaped adsorption tower is used as the adsorption chamber. However, the present invention is not limited to such an example, and gas is placed on a multi-layered porous plate in adsorption chambers of various shapes. A fluidized bed made of a filter medium that adsorbs impurities is formed, and the fluidized bed is dropped down successively while being flow-moved for each stage, and is cleaned by passing untreated air through the fluidized bed moving through each stage. The present invention is applied to various types of gaseous impurity removal systems, as long as the air is generated and the filter medium that has reached the bottom of the adsorption chamber is returned to the uppermost stage by the air stream for conveying the filter medium. It is possible.

【００４９】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
濾材として、天然物系球状活性炭に比較して磨耗粉が遥
かに出にくい合成物系球状活性炭を使用するので、流動
層吸着塔の下流側のフィルタ群の目詰まりを抑制するこ
とが可能となり、これらのフィルタ群の交換頻度を延長
することが可能となり、また、磨耗粉が少ないことか
ら、中性能フィルタを省略して高性能フィルタだけを下
流側に設ける構成も可能となる。さらに、疎水性の合成
物系球状活性炭を濾材として使用すれば、相対湿度が高
い場合でも、良好な吸着性能を得ることが可能となる。As described above, according to the present invention,
As a filter material, a synthetic spherical activated carbon, which is much less likely to generate abrasion powder than a natural spherical activated carbon, is used, so that it is possible to suppress clogging of a filter group on the downstream side of the fluidized bed adsorption tower, It is possible to extend the replacement frequency of these filter groups, and since there is little abrasion powder, it is also possible to omit the medium-performance filter and provide only the high-performance filter on the downstream side. Furthermore, if hydrophobic synthetic spherical activated carbon is used as a filter material, it is possible to obtain good adsorption performance even when the relative humidity is high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に基づいて構成されるガス状不純物除去
システムの実施の一形態の概略構成を示す構成図であ
る。FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a gaseous impurity removal system configured based on the present invention.

【図２】アンバーソーブの水分子の吸着等温線を示すグ
ラフである。FIG. 2 is a graph showing an adsorption isotherm of water molecules of Ambersorb.

【図３】中性能フィルタの粉塵負荷量と圧力損失の関係
を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a dust load amount and a pressure loss of a medium performance filter.

【図４】フィルタ寿命試験用シリカ粒子の粒子径と個数
の関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the particle size and the number of silica particles for a filter life test.

【図５】本発明に基づいて構成されるガス状不純物除去
システムにバックアップ用フィルタを設けた実施の態様
を示す概略的な構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an embodiment in which a backup filter is provided in the gaseous impurity removal system configured according to the present invention.

【図６】本発明に基づいて構成されるガス状不純物除去
システムにバックアップ用フィルタを設けた実施の別の
態様を示す概略的な構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing another embodiment in which a backup filter is provided in the gaseous impurity removal system configured according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１００ ガス状不純物処理システム １１０ 流動層吸着塔 １１２ 流動層吸着部 １１４ シール部 １２０ 多孔板 １２２ 流動層 １３２ 三方管 １３６ 気流搬送管 １３８ 圧縮空気 １５０ フィルタ群 １５１ 中性能フィルタ １５２ 高性能フィルタ REFERENCE SIGNS LIST 100 Gaseous impurity treatment system 110 Fluidized bed adsorption tower 112 Fluidized bed adsorption section 114 Sealing section 120 Perforated plate 122 Fluidized bed 132 Three-way pipe 136 Air flow transport pipe 138 Compressed air 150 Filter group 151 Medium performance filter 152 High performance filter

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 吸着室内に多段に積層された多孔板上に
ガス状不純物を吸着する濾材による流動層を形成し、こ
の流動層を各段ごとに流動移動させながら順次下段に落
下させて、各段を移動する流動層中を未処理空気を通過
させることにより清浄空気を生成するとともに、吸着室
底部に到達した濾材を濾材搬送用気流により最上段にま
で戻すように構成された流動層吸着室を備えた、ガス状
不純物処理システムにおいて、 前記流動層を形成する濾材は、巨大多孔質合成重合体の
熱分解物からなる炭素質合成吸着剤であることを特徴と
する、ガス状不純物処理システム。1. A fluidized bed made of a filter material for adsorbing gaseous impurities is formed on a multi-layered perforated plate in an adsorption chamber, and the fluidized bed is successively dropped to a lower stage while being flow-moved for each stage. A fluidized bed adsorber that generates clean air by passing untreated air through the fluidized bed that moves through each stage, and returns the filter media that has reached the bottom of the adsorption chamber to the top stage by the airflow for transporting the filter media. In the gaseous impurity treatment system provided with a chamber, the filter medium forming the fluidized bed is a carbonaceous synthetic adsorbent composed of a pyrolysis product of a macroporous synthetic polymer, system. 【請求項２】 前記巨大多孔質重合体の熱分解物からな
る炭素質合成吸着剤は、疎水性を有するものであること
を特徴とする、請求項１に記載のガス状不純物処理シス
テム。2. The gaseous impurity treatment system according to claim 1, wherein the carbonaceous synthetic adsorbent comprising a pyrolyzed product of the macroporous polymer has hydrophobicity. 【請求項３】 前記流動層吸着室の下流側に、ガス状不
純物を発生しない素材のみから構成されて、粒子状不純
物を除去するフィルタ手段が接続されていることを特徴
とする、請求項１または２に記載のガス状不純物処理シ
ステム。3. A filter device made of only a material that does not generate gaseous impurities and connected to a downstream side of the fluidized bed adsorption chamber, the filter means being configured to remove particulate impurities. Or the gaseous impurity treatment system according to 2. 【請求項４】 前記フィルタ手段には、ガス状不純物を
発生しない素材のみから構成されて、粒子状不純物を除
去する１または２以上のバックアップ用フィルタ手段が
選択的に切り換え可能に並列に接続されていることを特
徴とする、請求項３に記載のガス状不純物処理システ
ム。4. The filter means is composed of only a material that does not generate gaseous impurities, and is connected in parallel with one or more backup filter means for removing particulate impurities in a selectively switchable manner. The gaseous impurity treatment system according to claim 3, wherein: