JPH102894A - 有害ガスの検知剤及び検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーマークセンサーを利用して変色を検出
するのに適した検知剤を提供するとともに、カラーマー
クセンサーを用いて有害成分ガスを確実に検知すること
ができる方法を提供する。 【解決手段】 検知剤として、粒径が１〜４ｍｍの範囲
の白色粒体で、かつ、分光光度計による光透過率が実質
的に０である担体に、検知対象ガスとの接触により変色
する変色物質を担持させた検知剤を用い、その変色をカ
ラーマークセンサーにより検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有害ガスの検知剤
及び検知方法に関し、詳しくは、検知対象ガスである有
害成分に接触すると変色する変色物質を担体に担持させ
た検知剤に関し、また、検知剤の変色をカラーマークセ
ンサーで検出することにより有害成分ガスの存在を検知
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工場等では、ケイ素，ヒ素，
リン，セレン等の水素化物である揮発性無機水素化物
や、これらの揮発性無機水素化物の水素の一部又は全部
をハロゲン原子に置換した揮発性無機ハロゲン化物、あ
るいは、アルキル基又はアルコキシド基に置換した有機
金属化合物等の有害ガスを使用している。したがって、
これらの有害ガスを含む排ガスは、大気に放出する前
に、排ガス中の有害成分の除害処理を行って無害化する
などの措置が採られている。

【０００３】前記無害化処理として、近年は、固体除害
剤を充填した除害筒に排ガスを流通させ、有害成分を除
害剤に吸着させたり、除害剤の作用で分解したりする方
法が多く採用されている。また、このような除害剤によ
る無害化処理においては、除害剤の破過や除害筒中のガ
ス流れの偏流による有害成分の漏洩を防止するため、確
実に除害されていることを絶えず監視し、除害筒が除害
能力を失う前に除害筒の運転停止や、除害剤の交換を行
う必要がある。このため、除害剤の下流側には、除害剤
の破過期を検出するための検知剤が配置されている。

【０００４】上記検知剤としては、検知対象ガスの種類
によって様々なものが用いられているが、一般に、前記
有害成分に接触すると変色する物質、例えば、塩化ビス
マスやリトマス，水酸化銅等が用いられている。これら
の変色物質は、ガスと検知剤との接触効率を高めるた
め、通常、１〜１０ｍｍ程度のペレット状にして用いる
か、シリカゲルやアルミナ等の変色反応には寄与しない
担体に担持させて用いている。

【０００５】また、検知剤の変色の有無の確認は、検知
剤を充填した筒の一部に透明な窓部を設けて目視により
行うことが最も簡便な方法ではあるが、この方法には、
人間が常時監視することの不便さや、人的なミスによる
安全性の問題及び人件費の負担等、種々の難点があっ
た。

【０００６】このため、検知剤の変色をカラーマークセ
ンサーで光学的に検出することにより、検知剤の変色を
自動的に監視することが提案されている（実公平３−４
１７７９号公報参照）。このカラーマークセンサーによ
る光学的な変色の検出は、発光素子からの光を光ファイ
バーを介して検知剤に照射し、検知剤からの反射光を他
の光ファイバーで受けて光検出素子に導き、光検出素子
の受光強度に基づいて検知剤の変色を検出するようにし
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のカラー
マークセンサーによる変色の検出は、検知剤と光ファイ
バー先端との距離のばらつきなどによって検出結果が異
なることがあり、変色の検出を確実に行うことができな
かった。また、カラーマークセンサーで変色を安定した
状態で検出するためは、変色により明度が大きく変化す
る検知剤を用いなければならず、利用できる検知剤の種
類が限られていた。

【０００８】そこで本発明は、カラーマークセンサーを
利用して変色を検出するのに適した検知剤を提供すると
ともに、カラーマークセンサーを用いて有害成分ガスを
確実に検知することができる方法を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の検知剤は、検知対象ガスとの接触により変
色する変色物質を担体に担持させた検知剤であって、前
記担体は、粒径が１〜４ｍｍの範囲の白色粒体で、か
つ、分光光度計による光透過率が実質的に０であること
を特徴としている。

【００１０】また、本発明の有害ガスの検知方法は、光
ファイバーを備えたカラーマークセンサーにより検知剤
の変色を検出して有害ガスを検知する方法において、前
記検知剤として、粒径が１〜４ｍｍの範囲の白色粒体
で、かつ、分光光度計による光透過率が実質的に０であ
る担体に、検知対象ガスとの接触により変色する変色物
質を担持させた検知剤を用いることを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面を参照して
さらに詳細に説明する。図１は、本発明の検知剤を用い
てカラーマークセンサーにより有害ガスを検知する方法
を実施する装置構成の一例を示している。

【００１２】この装置は、有害成分を含む排ガスの入口
１及び処理ガスの出口２を有する充填筒（カラム）３の
内部に、ガスの流れの上流側から順に、主除害剤４，検
知剤５，予備除害剤６を層状に充填し、検知剤５の充填
位置に対応する充填筒３の周壁に、透明材料からなる検
知窓７を設け、この検知窓７にカラーマークセンサー８
の検知部９を装着したもので、主除害剤４による有害成
分の除害と、検知剤５による有害成分の漏洩監視とを同
時に行えるように形成されている。

【００１３】検知剤の変色を検出するカラーマークセン
サー８は、発光素子及び受光素子等を内蔵した検知ユニ
ット１０と、光ファイバー固定具１１により保持された
照射側及び受光側の２本の光ファイバー１２，１３とに
より構成されており、光ファイバー１２，１３の先端の
検知部９が、取付金具（図示せず）により前記検知窓７
の外面に押付けられた状態で固定されている。

【００１４】このカラーマークセンサー８は、検知ユニ
ット１０に設けた光源からの光を、照射側の光ファイバ
ー１２を介して検知剤５に向けて照射するとともに、検
知剤５からの反射光を受光側の光ファイバー１３で受光
し、この受光した光の強度や色調の変化を検知ユニット
１０に設けた光検出素子で測定して変色を検出するよう
に構成されている。

【００１５】このようにカラーマークセンサーを利用し
て検知剤の変色を検出する際に用いる検知剤としては、
検知対象ガスである有害成分との接触により変色する物
質、例えば、塩化ビスマス，リトマス，水酸化銅，クレ
ゾールレッド，ブロムフェノールブルー等の変色物質
を、粒径が１〜４ｍｍ、好ましくは２〜３ｍｍの範囲の
白色粒体で、かつ、分光光度計による光透過率が実質的
に０である不透明な担体に担持させたものを用いる。

【００１６】上記担体の粒径が１ｍｍ未満の場合は、ガ
スの流れに同伴されて飛散し易く、４ｍｍを超える場合
は、光ファイバー先端の検知部と検知剤との間の距離に
ばらつきを生じるため、安定した変色の確認が困難にな
る。

【００１７】また、光透過率が実質的に０である白色の
担体を用いることにより、光ファイバー１２から検知剤
５に照射した光の略全量を担体の表面で反射させること
ができるので、担体表面に担持されている変色物質の変
色を確実に検出することが可能となる。一方、分光光度
計による光透過率が実質的に０ではないもの、すなわ
ち、半透明あるいは透明な担体を用いると、光が担体に
吸収されたり、複雑に屈折・分散したりするため、光フ
ァイバー１３での受光量が減少し、また、有色の担体を
用いると、変色物質の変色の検出が困難になり、いずれ
にしても、検出感度や安定性が低下する原因となる。

【００１８】白色で不透明な担体としては、各種材質の
ものを用いることができるが、対象となるガスに対して
安定なものを選定すべきであり、この種のものの担体と
して広く採用されているシリカゲルやアルミナ等が好適
である。また、変色物質を担体に担持させる方法は、従
来から行われている通常の方法で行うことができ、特に
限定されるものではない。

【００１９】さらに、検知剤における変色物質の含有量
は、１〜２０重量％が適当であり、特に２〜５重量％の
範囲内にすることが好ましい。変色物質の量が１％未満
だと十分な変色量が得られず、２０重量％を超えると、
変色物質自体の変色感度が低くなって変色するまでの時
間が長くなり、検出タイミングが遅れることがある。

【００２０】また、充填筒の形状やカラーマークセンサ
ーの検知部の取付け構造は任意であり、例えば、前述の
ように検知部９と検知剤５とを透明材料を介して被接触
状態にしてもよく、図２に示すように、図１と同様の構
成において、カラーマークセンサー８の光ファイバー固
定具１１の先端部を充填筒３の内部に挿入して検知部９
と検知剤５とを直接接触させるようにしてもよい。さら
に、充填筒内に検知剤のみを充填して検知専用に用いる
ようにしてもよい。

【００２１】なお、カラーマークセンサーには、従来か
らこの種の変色の検出に用いられているものをそのまま
用いることが可能であるから、その詳細な説明は省略す
る。また、光源には、例えばハロゲンランプやＬＥＤを
用いることができ、白色光を用いてもよいが、変色物質
の変色状態に応じて適宜な色調（波長）の光を用いるこ
とにより感度の向上を図ることが可能であり、例えば、
青色から黒色、白色から黒色に変色する場合は赤色光
を、黄色から赤色、黄色から紫色に変色する場合は緑色
光を用いるようにすればよい。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例１ 塩化ビスマスをエタノールに溶解し、分光光度計により
測定した光透過率が略０で粒径が２ｍｍの不透明白色の
シリカゲルに含浸させた後、４０℃で５時間真空乾燥し
てシリカゲルに塩化ビスマスを担持させた白色の検知剤
を作成した。この検知剤における塩化ビスマスの担持量
は３重量％であった。この検知剤を、カラーマークセン
サーを装着した内径４３ｍｍ、高さ６８５ｍｍのカラム
内に高さが１００ｍｍになるように充填した。なお、光
源には赤色ＬＥＤを用いた。

【００２３】上記カラム内を窒素ガスでパージした後、
窒素ガス中にアルシンを１００ｐｐｍ含有する試験ガス
を毎秒１ｃｍの空塔速度で流通させ、変色状況を目視で
確認するとともに、カラーマークセンサーによる検出試
験を行った。この操作を何回か繰返したが、検知剤が白
色から黒色に変色したのを目視で確認するのと略同時に
カラーマークセンサーでも検知剤の変色を検出すること
ができた。

【００２４】実施例２ 担体であるシリカゲルの粒径を３ｍｍとし、試験ガスと
して窒素ガス中にホスフィンを１００ｐｐｍ含有するガ
スを用いた以外は実施例１と同様にした。その結果、目
視での変色の確認と略同時にカラーマークセンサーでも
変色を検出することができた。

【００２５】実施例３ 硫酸銅を水に溶解して粒径４ｍｍの白色不透明なアルミ
ナに含浸させ、さらに、アンモニア水と水酸化ナトリウ
ム水溶液とを添加して中和した後、８０℃で５時間真空
乾燥してアルミナ担体に水酸化銅を４重量％担持させた
青色の検知剤を作成した。この検知剤を実施例１と同じ
カラムに高さが１００ｍｍになるように充填し、窒素ガ
ス中にシランを１９７ｐｐｍ含有する試験ガスを用いて
実施例１と同様に試験を行った。その結果、検知剤が黒
色に変化するのを目視で確認するのと略同時にカラーマ
ークセンサーでも検知剤の変色を検出することができ
た。

【００２６】実施例４ 担体であるアルミナの粒径を２ｍｍとし、試験ガスとし
て窒素ガス中にジクロルシランを２００ｐｐｍ含有する
ガスを用いた以外は実施例３と同様にした。その結果、
目視での変色の確認と略同時にカラーマークセンサーで
も変色を検出することができた。

【００２７】実施例５ クレゾールレッドを熱水に溶解し、水酸化ナトリウム水
溶液でｐＨ８以上に調整した後、粒径４ｍｍの不透明白
色のシリカゲルに含浸させ、５０℃で５時間真空乾燥し
てシリカゲルにクレゾールレッドを３重量％担持させた
黄色の検知剤を作成した。光源に緑色ＬＥＤを用いると
ともに、窒素ガス中に塩化水素を９８ｐｐｍ含有する試
験ガスを用いて実施例１と同様に試験を行った。その結
果、検知剤が赤色に変化するのを目視で確認するのと略
同時にカラーマークセンサーでも検知剤の変色を検出す
ることができた。

【００２８】実施例６ ブロムフェノールブルーを熱水に溶解し、塩酸でｐＨ６
以下に調整した後、粒径２ｍｍの不透明白色のシリカゲ
ルに含浸させ、５０℃で５時間真空乾燥してシリカゲル
にブロムフェノールブルーを３重量％担持させた黄色の
検知剤を作成した。光源に緑色ＬＥＤを用いるととも
に、窒素ガス中にアンモニアを８１ｐｐｍ含有する試験
ガスを用いて実施例１と同様に試験を行った。その結
果、検知剤が紫色に変化するのを目視で確認するのと略
同時にカラーマークセンサーでも検知剤の変色を検出す
ることができた。

【００２９】比較例１ 担体であるシリカゲルとして白色透明のものを用いた以
外は実施例１と同様にした。その結果、黒色への変色を
目視で確認できたにもかかわらず、カラーマークセンサ
ーでは変色を検出できないときがあった。なお、他の検
知剤でも同様の結果であった。

【００３０】比較例２ 担体であるシリカゲルの粒径を５ｍｍとした以外は実施
例１と同様にした。その結果、比較例１と同様に、カラ
ーマークセンサーでは変色を検出できないときがあっ
た。なお、他の検知剤でも同様の結果であった。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体製造工場等の排ガスに含まれている各種有害成分
を確実に検知することができ、従来目視に頼っていた検
知剤の変色の確認を、無人で、しかも、常時チェックす
ることが可能となり、安全性や経済性を大幅に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の検知剤を用いてカラーマークセンサ
ーにより有害ガスを検知する方法を実施する検知装置の
一例を示す説明図である。

【図２】 検知装置の他の形態例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…排ガスの入口、２…処理ガスの出口、３…充填筒、
４…主除害剤、５…検知剤、６…予備除害剤、７…検知
窓、８…カラーマークセンサー、９…検知部、１０…検
知ユニット、１１…光ファイバー固定具、１２，１３…
光ファイバー

フロントページの続き (72)発明者 遠藤 文誉 山梨県北巨摩郡高根町下黒沢3054−３ 日 本酸素株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検知対象ガスとの接触により変色する変
   色物質を担体に担持させた検知剤であって、前記担体
   は、粒径が１〜４ｍｍの範囲の白色粒体で、かつ、分光
   光度計による光透過率が実質的に０であることを特徴と
   する有害ガスの検知剤。
2. 【請求項２】 光ファイバーを備えたカラーマークセン
   サーにより検知剤の変色を検出して有害ガスを検知する
   方法において、前記検知剤として、粒径が１〜４ｍｍの
   範囲の白色粒体で、かつ、分光光度計による光透過率が
   実質的に０である担体に、検知対象ガスとの接触により
   変色する変色物質を担持させた検知剤を用いることを特
   徴とする有害ガスの検知方法。