JP3905422B2 - 排ガス処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体の製造工程で用いられ且つ排出される排ガスであって、可燃性ガス成分や支燃性ガス成分を含有したガスからなる排ガスを燃焼させて無害化処理するための排ガス処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造工程における特定の工程から、シラン(SiH4),ジシラン(Si2H6),ジボラン(B2H6),ホスフィン(PH3),アルシン(AsH3)、三フッ化窒素(NF3)等の有害な排ガスが生成することが知られている。このような有毒性排ガスは人体に対する毒性が高いため大気への放出に際しては有毒性物質の完全な除去が要求されている。
【0003】
また、半導体製造工程における他の特定の工程から四フッ化炭素(CF4)等、地球環境に悪影響を与えるフロンガスの排ガスが生成される。このような排ガスは大気への放出に際して除去することが要求されている。
【0004】
例えば、特許2963792号公報には、上記の如き排ガスを燃焼させて無毒化した後、大気へ放出することで上記要求を満足させることが出来る有毒性排ガスの処理方法及び装置が提案されている。
【0005】
上記技術は、上記のような排ガスを一端が閉鎖された筒状の燃焼室に導入することにより、該燃焼室に配置されたバーナーにより水素,メタン,エタン,プロパン,ブタン等の燃料が燃焼するとき生成する高温部で分解され、或いは助燃用空気の作用により燃焼されることで無毒化し、その後、燃焼ガス搬送通路から排出されるものである。
【0006】
上記の如く構成された排ガス処理装置では、排ガスの燃焼に伴って各種排ガスに含まれた固形化成分が粉体となって発生する。多くの粉体は燃焼部から燃焼ガス搬送通路に排出された後、該燃焼ガス搬送通路に設けたスクラバーに集塵されるが、一部は排ガス供給路及び燃焼部を構成する筒状体の内面に付着して残留する。
【0007】
例えば、燃焼室内で粉体が発生し、該粉体が排ガス供給路及び燃焼部を構成する筒状体の内面に堆積した場合には、排ガスの流れや燃焼状態に悪影響を与え、除害性能を低下させる虞があるため粉体を除去するためのメンテナンスが必要となり、効率の低下を招いていた。
【0008】
上述のような粉体の除去を効率的に行なうために、一部が燃焼室を構成する筒状体の内面に沿って周方向に接触しつつ移動するスクレーパーを設けておき、該スクレーパーを適宜外部から操作して筒状体の内面に沿って回転させて筒状体の内面に付着した粉体を剥離させることが考えられる。
【0009】
前記スクレーパーにより筒状体の内面から剥離した粉体は、燃焼ガスの流れ及び助燃用空気や燃焼ガス冷却用空気等を導入しているときは、それらの空気の流れによって燃焼ガス搬送通路を経て排出することが出来る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、筒状体の内面に付着した粉体は前述のスクレーパーによって剥離して排出することが出来るが、スクレーパーを単にフラットバー等で構成した場合には、筒状体の内面に付着した粉体を掻き取る面が燃焼室内径に対して略直角となるため粉体を効果的に掻き落とすことが出来ず、粉体が筒状体の内面に硬く付着するという問題がある。
【0011】
また、スクレーパー自体に付着した粉体を落下させるために板バネを使ってスクレーパーを撓ませて衝撃を発生することも出来るが、板バネの固定箇所が単に点或いは線接触である場合には板バネが曲がるときに固定箇所が折れ易いという問題がある。
【0012】
また、前述のスクレーパーは片持ちで支持されるため該スクレーパーの先端部が確実に筒状体の内面に接触しつつ粉体を剥離することが困難な場合も生じるため筒状体の軸方向に亘って確実に接触しつつ粉体を剥離することが出来る構成が望まれていた。
【0013】
本発明は前記課題を解決するものであり、その第1の目的とするところは、燃焼室の内面に付着した粉体を剥離部材により効果的に掻き落とすことが出来、更に剥離部材に衝撃を発生させるための衝撃部材の寿命を延長することが出来、更に第2の目的とするところは、剥離部材が燃焼室の内面に沿って該燃焼室を排ガスが流通する方向に亘って確実に接触しつつ粉体を剥離することが出来る排ガス処理装置を提供せんとするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る排ガス処理装置は、燃焼室と燃焼ガス搬送通路とを有し、前記燃焼室は一端が閉鎖されると共に他端が前記燃焼ガス搬送通路に接続され、且つ閉鎖された端部側に排ガス供給路が配置されると共に、該排ガス供給路よりも前記燃焼ガス搬送通路側にバーナーが配置され、前記燃焼室に供給された排ガスを前記バーナーによって高温にして分解或いは燃焼させて前記燃焼ガス搬送通路から排出させる排ガス処理装置において、前記燃焼室の内面に沿って周方向に移動して該燃焼室の内面に付着した粉体を剥離する剥離部材と、前記剥離部材に衝撃を発生させるための衝撃部材と、を有し、前記剥離部材はその一端が該燃焼室の外部に設けた駆動部材に取り付けられると共に他端が自由端として構成されたレバーからなり且つ前記レバーの前記燃焼室の内面に対向する位置に刃部または鋭角のエッジ部を設けて構成され、前記衝撃部材は前記レバーと接触したとき該レバーを撓ませ且つ接触が解除されたとき該レバーが元の形状に復帰するのに伴って衝撃を発生させ得る板バネを段差を有して複数枚重ねて構成したことを特徴とする。
【0015】
本発明は、上述の如く構成したので、排ガス供給路から供給された排ガスをバーナーの火炎によって高温にして分解、燃焼する燃焼室と、燃焼ガス搬送通路とを有しており、燃焼室が、一端が閉鎖され該端部側に排ガス供給路が配置され、該排ガス供給路よりも燃焼ガス搬送通路側にバーナーが配置されて構成されているので、排ガス供給路から供給された排ガスをバーナーによって燃焼或いは分解させることが出来、その燃焼ガスを燃焼ガス搬送通路から排出することが出来る。
【0016】
また、剥離部材を構成するレバーの燃焼室の内面に対向する位置に刃部または鋭角のエッジ部を設けたことで、該レバーの粉体を掻き落とす面を燃焼室の内面に対して鋭角になるように構成することが出来、これにより、燃焼室の内面に付着した粉体を剥離部材により効果的に掻き落として燃焼室内を清掃することが出来る。
【0017】
また、前記剥離部材に衝撃を発生させるための衝撃部材を有し、前記衝撃部材は前記レバーと接触したとき該レバーを撓ませ且つ接触が解除されたとき該レバーが元の形状に復帰するのに伴って衝撃を発生させ得る板バネを段差を有して複数枚重ねて構成することによって、板バネにかかる応力を面接触とすることが出来、これにより板バネにかかる応力を緩和して折れを防止することが出来、衝撃部材の寿命を延長することが出来る。
【0018】
排ガス処理装置をこのように構成することによって、駆動部材によって剥離部材(以下「スクレーパー」という)を操作したとき、該スクレーパーを構成するレバーが衝撃部材と接触して撓みが発生し、且つ衝撃部材との接触が解除されるのに伴って撓んだレバーが初期の形状に復元するのに伴って衝撃が生じ、該レバーに付着した粉体を払い落とすことが出来る。
【0019】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る排ガス処理装置の一実施形態を具体的に説明する。図1は本発明に係る排ガス処理装置の第1実施形態の構成を示す斜視説明図、図2(a)は第1実施形態の剥離部材の構成を示す正面図、図2(b)は第1実施形態の剥離部材の構成を示す平面図、図2(c)は第1実施形態の剥離部材の構成を示す左側面図、図2(d)は第1実施形態の剥離部材の構成を示す右側面図、図3は第1実施形態の剥離部材の刃部または鋭角のエッジ部の角度を説明する図、図4は第1実施形態の衝撃部材の構成を示す断面説明図である。
【0020】
先ず、図1〜図4を用いて本発明に係る排ガス処理装置の第1実施形態の構成について説明する。図1において、排ガス処理装置Aは、半導体の製造工程から生成するシラン,ジシラン,ジボラン,ホスフィン,アルシンや、三フッ化窒素等の毒性を持つ特殊材料ガス、或いは四フッ化炭素等の地球環境に悪影響を与えるフロンガス等の排ガスを完全燃焼或いは分解させて無害化して排出する機能を有するものである。
【0021】
排ガス処理装置Aは、一方の端部側から供給された排ガスを分解、燃焼させる燃焼室1と、該燃焼室1の一方の端部側に配置され、処理すべき排ガスが供給される排ガス供給路2a,2bと、燃焼室1における排ガス供給路2a,2bよりも下流側に設けたバーナー3と、燃焼室1の他方の端部に接続される燃焼ガス搬送通路4と、燃焼室1に設けた剥離部材であってレバーからなるスクレーパー7と、該スクレーパー7に衝撃を発生させる衝撃部材8とを有して構成されている。
【0022】
燃焼室1は円筒状の筒体1a,1bがシール部材を介在させてフランジ1cを介してボルト止め等により接続して構成されており、筒体1aの一端に設けられたフランジ1cに蓋体10がシール部材を介在させてボルト止め等により固定されて閉鎖され、筒体1bの他端に設けられたフランジ1cが燃焼ガス搬送通路4を構成するT型筒体4aのフランジ4bにシール部材を介在させてボルト止め等により接続されて開口している。
【0023】
燃焼室1の蓋体10側の筒体1aの所定位置には排ガス供給路2a,2bが配置されており、この排ガス供給路2a,2bよりも下流側である燃焼ガス搬送通路4側の筒体1bに1または複数のバーナー3が配置されている。更に、バーナー3と燃焼ガス搬送通路4との間には温度センサ11aが設けられ、該温度センサ11aによって燃焼室1内の温度が検出されている。
【0024】
排ガス供給路2a,2bは、図示しない排ガス発生部位(例えば半導体の製造工程を構成するプロセス機器類)に接続され、該排ガス発生部位で発生した排ガスを燃焼室1に供給する機能を有する。排ガス供給路2a,2bには同一或いは異なる排ガス発生部位から同一種類の排ガスが供給されても良いし、異なる排ガス発生部位から異なる種類の排ガスが選択的に供給されても良い。
【0025】
排ガス供給路2a,2bの所定位置には温度センサ11b,11cが設けられており、該排ガス供給路2a,2bの各温度を常に監視することによって、排ガス導入温度を監視すると共に逆火現象の発生を監視し得るように構成されている。
【0026】
バーナー3は、燃料ガスである水素ガスやLNG(天然ガス),LPG(液化石油ガス)、都市ガス等を選択的に供給し、選択された反応促進ガスに点火することによって火炎を形成し、この火炎によって排ガスを高温にしている。
【0027】
燃焼ガス搬送通路4は、燃焼室1において燃焼した廃棄ガスを流通させ、該燃焼ガス搬送通路4の燃焼ガス搬送通路下流側4dに連続して設けた図示しないスクラバーに吸引させる。また燃焼ガス搬送通路4における燃焼室1よりも下流側には温度センサ11dが設けられている。
【0028】
剥離部材となるスクレーパー7は、図1及び図2に示すように、筒体1a,1bにより構成された燃焼室1の内壁に接近して配置されると共に一部が該内壁に接触するレバー7aと、該レバー7aを支持すると共に一部が蓋体10の内壁に接触する支持部材7cと、該レバー7aと支持部材7cとの接合部を補強する補強部材7bと、該支持部材7cに取り付けられると共に蓋体10を貫通して設けた軸7dと、該軸7dに取り付けたハンドル7eとを有して構成されている。
【0029】
軸7dは蓋体10に設けられた軸受5により気密性が保持された状態で回転可能に軸支されている。
【0030】
従って、スクレーパー7は、一端が自由端として構成されたレバー7の他端が支持部材7cによって軸7dに接続され、該軸7dの一端部で燃焼室1の外部に設けられた駆動部材となるハンドル7eを操作することによって回転させることで、レバー7aの刃部または鋭角のエッジ部7a1が燃焼室1を構成する筒体1a,1bの内面に沿って周方向に接触しつつ移動して燃焼室1を構成する筒体1a,1bの内面に付着した粉体を剥離し、更に支持部材7cの刃部または鋭角のエッジ部7c1が燃焼室1を構成する蓋体10の内面に沿って周方向に接触しつつ移動して燃焼室1を構成する蓋体10の内面に付着した粉体を剥離し得るように構成されている。
【0031】
レバー7a及び支持部材7cの燃焼室1の内面に対向する位置には刃部または鋭角のエッジ部7a1,7c1が設けられており、これにより筒体1a,1bの内壁面及び蓋体10の内壁面に付着した粉体を効果的に剥離することが出来るものである。
【0032】
図3に示すように、レバー7aの刃部または鋭角のエッジ部7a1の筒体1a,1bの内周面に対する掬い角度(即ち、図3に示すレバー7aの刃部または鋭角のエッジ部7a1の先端において軸7dの回転中心とを結んだ直線aと直交する直線bと、刃部または鋭角のエッジ部7a1の面を延長した直線cとがなす角度)γは30°以上、且つ90°未満の範囲で鋭角になるように構成すれば好ましい。
【0033】
また、レバー7aの逃げ角度(即ち、図3に示すレバー7aの底面と前記直線bとがなす角度)βは、1°以上、且つ30°以下が好ましく、より好ましくは1°以上、且つ15°以下でる。尚、本実施形態では、レバー7aの逃げ角度βを15°程度に設定している。
【0034】
従って、レバー7aの刃部または鋭角のエッジ部7a1の傾斜角度αは、30°以上、且つ60°以下が好ましい。
【0035】
また、レバー7aの刃部または鋭角のエッジ部7a1の先端と燃焼室1を構成する筒体1a,1bの内周面との間の間隔は、1mm以上、且つ10mm以下が好ましく、支持部材7cの刃部または鋭角のエッジ部7c1の先端と燃焼室1を構成する蓋体10の内面との間の間隔は、3mm以上、且つ13mm以下が好ましい。
【0036】
例えば、レバー7aを単にフラットバー等で構成した場合には、筒体1a,1bの内面に付着した粉体を掻き取る面が、その内面に対して略直角となるため粉体を効果的に掻き落とすことが出来ず、フラットバーの先行する角部から逃げた粉体は該フラットバーの後続する角部で鏝(こて)のような作用により該粉体を筒体1a,1bや蓋体10の内面に押し付けて硬く付着させてしまう場合がある。
【0037】
そこで、本実施形態では、剥離部材を構成するレバー7a及び支持部材7cの燃焼室1を構成する筒体1a,1b及び蓋体10の内面に対向する位置に刃部または鋭角のエッジ部7a1,7c1を設け、更にレバー7aに逃げ角度βを設けたことで、レバー7aの刃部または鋭角のエッジ部7a1が粉体を掻き落とす掬い角度γを燃焼室1及び蓋体10の内面に対して鋭角になるように構成することが出来、これにより、燃焼室1の内面に付着した粉体をレバー7a及び支持部材7cにより効果的に掻き落として燃焼室1内を清掃することが出来、更には、レバー7aに設けた逃げ角度βによりレバー7aから逃げた粉体が鏝(こて)のような作用により該粉体を筒体1a,1bの内面に押し付けて硬く付着させることがなく、鉋(かんな)のような作用により硬い粉体も削り取ることが出来る。
【0038】
燃焼室1の内面に付着する付着物としては、処理すべき排ガスを燃焼させたときに生じる燃焼生成物としての粉体が主たるものである。この粉体は、非常に粒子が細かく、多くは燃焼した後の廃棄ガスと共に燃焼ガス搬送通路4を通って図示しないスクラバーに集塵される。しかし、燃焼室1を浮遊して落下したとき、燃焼室1の内面及びスクレーパー7のレバー7aに付着するものもある。
【0039】
従って、スクレーパー7は、燃焼室1の内面に付着した粉体を剥離させる機能を有しており、このスクレーパー7を操作することによって燃焼室1の内面を常に美麗に保持することが可能である。
【0040】
このため、レバー7aは、少なくとも一方が燃焼室1を構成する筒体1a,1bの長さよりも長く形成されており、端部が燃焼室1から燃焼ガス搬送通路4に突出している。
【0041】
レバー7a及び支持部材7cは、高温に耐え、且つ耐腐食性に優れ、且つ燃焼室1の内面と確実に接触して該内壁の付着物を剥離し得る刃部または鋭角のエッジ部7a1,7c1を形成出来る耐熱鋼で構成すれば良く、例えば、インコネル(インコ社の商品名)等の耐熱性合金を採用すれば好ましい。
【0042】
尚、レバー7a、補強部材7bを前記インコネルで構成し、支持部材7cをSUS304等のステンレス鋼等で構成することも出来る。
【0043】
図1に示す衝撃部材8は、スクレーパー7を構成するレバー7aに付着した粉体を払い落とすために、該レバー7aに衝撃を発生させるものである。従って、衝撃部材8としては、前記機能を発揮し得るものであれば良く、特に構造を限定するものではない。
【0044】
本実施形態の衝撃部材8としては、図4に示すように、スクレーパー7のレバー7aの自由端と接触し得る位置に設けた板バネ8aと、段差を有する一対の板バネ8b,8cを複数枚重ねて構成したものである。
【0045】
例えば、図4に示す衝撃部材8は、燃焼ガス搬送通路4を構成するT型筒体4aの所定位置にホルダー8dを固定し、このホルダー8dに段差を有して複数枚重ねて構成した板バネ8a,8b,8cを沿わせると共に中央の板バネ8aの先端を燃焼室1の内面から適度な長さ突出させて配置し、押さえ板8eによって板バネ8a,8b,8cの束を固定して構成されている。
【0046】
上記衝撃部材8では、スクレーパー7を回転させてレバー7aが板バネ8aに当接すると、引き続くスクレーパー7の回転に伴って、レバー7aが板バネ8a及び該レバー7aの回転方向下流側の板バネ8b,8cを二点鎖線で示すように撓ませ、同時にレバー7aにも二点鎖線で示すように周方向への撓みδが発生する。
【0047】
スクレーパー7の更なる回転に伴って、板バネ8a,8b,8cの撓みが増大し、該板バネ8aのレバー7aに対する接触が解除される。このとき、板バネ8a,8b,8c及びレバー7aは夫々元の形状に復帰するが、レバー7aには撓みδが瞬時に復帰することに伴う衝撃が発生し、該レバー7aが振動して該レバー7aに付着した粉体を払い落とすことが可能となる。
【0048】
上記構成によれば、レバー7aと接触したときに該レバー7aを撓ませ且つ接触が解除されたとき該レバー7aが元の形状に復帰するのに伴って衝撃を発生させ得る板バネ8a,8b,8cを段差を有して複数枚重ねて構成したことにより、各板バネ8a,8b,8cにかかる応力を面接触とすることが出来、これにより該板バネ8a,8b,8cにかかる応力を緩和して折れを防止することが出来、衝撃部材8の寿命を延長することが出来る。
【0049】
尚、衝撃部材8の配置位置は特に限定するものではなく、燃焼ガス搬送通路4の流れ方向下流側(燃焼ガス搬送通路上流側4cから燃焼ガス搬送通路下流側4dに向かう方向の下流側)であっても差し支えない。
【0050】
上記の如く構成した排ガス処理装置Aでは、燃焼ガス搬送通路4の下流側に接続した図示しないスクラバーを作動させると、該スクラバーの吸引作用により、処理すべき排ガスは排ガス供給路2a,2bから燃焼室1に供給され、該燃焼室1の内部を燃焼ガス搬送通路4に向けて流れる。同時にケーシング9内の空気が燃焼ガス搬送通路4の上流側4cから下流側4d方向に向けて流入する。
【0051】
バーナー3に点火された火炎によって、排ガス供給路2a,2bから燃焼室1に供給された排ガスを高温にして分解、燃焼し、その燃焼ガスは燃焼ガス搬送通路4に流れる。このとき、燃焼生成物としての粉体が発生し、大部分は排ガスが分解或いは燃焼して生成された廃棄ガスと共に燃焼ガス搬送通路4に流れて排出される。燃焼ガス搬送通路4に流れ込んだ廃棄ガス及び粉体は、図1の矢印方向に流れ、粉体は図示しないスクラバーによって捕捉される。また燃焼室1で発生した粉体の一部は、飛散して燃焼室1の内面及びスクレーパー7のレバー7aに付着する。
【0052】
従って、定期的にスクレーパー7のハンドル7eを操作し、レバー7a及び支持部材7cに設けた刃部または鋭角のエッジ部7a1,7c1によって燃焼室1の内面に付着した粉体を剥離すると共に、レバー7aを衝撃部材8に接触させて該レバー7aに衝撃を発生させることで、レバー7aに付着した粉体を払い落とすことが可能である。また、剥離させた粉体及び払い落ちた粉体は図示しないスクラバーの吸引作用により燃焼室1から燃焼ガス搬送通路4を経て図示しないスクラバーに吸引されて捕捉される。
【0053】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、燃焼室の内壁に付着した粉体を剥離部材により掻き取ることによりバーナーの火炎が出口から完全に燃焼室内へ出るようになり、燃焼効率が向上する。
【0054】
また、剥離部材を構成するレバーの燃焼室の内面に対向する位置に刃部または鋭角のエッジ部を設けたことで、粉体を掻き落とす面を燃焼室の内面に対して鋭角になるように構成することが出来、これにより、燃焼室の内面に付着した粉体を剥離部材により効果的に掻き落として燃焼室内を清掃することが出来る。
【0055】
また、剥離部材に衝撃を発生させるための衝撃部材を有し、衝撃部材はレバーと接触したとき該レバーを撓ませ且つ接触が解除されたとき該レバーが元の形状に復帰するのに伴って衝撃を発生させ得る板バネを段差を有して複数枚重ねて構成した場合には、板バネにかかる応力を面接触とすることが出来、これにより板バネにかかる応力を緩和して折れを防止することが出来、衝撃部材の寿命を延長することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る排ガス処理装置の第1実施形態の構成を示す斜視説明図である。
【図2】 (a)は第1実施形態の剥離部材の構成を示す正面図、(b)は第1実施形態の剥離部材の構成を示す平面図、(c)は第1実施形態の剥離部材の構成を示す左側面図、(d)は第1実施形態の剥離部材の構成を示す右側面図である。
【図3】 第1実施形態の剥離部材の刃部または鋭角のエッジ部の角度を説明する図である。
【図4】 第1実施形態の衝撃部材の構成を示す断面説明図である。
【符号の説明】
A…排ガス処理装置
1…燃焼室
1a,1b…筒体
1c…フランジ
2a,2b…排ガス供給路
3…バーナー
4…燃焼ガス搬送通路
4a…T型筒体
4b…フランジ
4c…燃焼ガス搬送通路上流側
4d…燃焼ガス搬送通路下流端
5…軸受
7…スクレーパー
7a…レバー
7a1…刃部または鋭角のエッジ部
7b…補強部材
7c…支持部材
7c1…刃部または鋭角のエッジ部
7d…軸
7e…ハンドル
8…衝撃部材
8a〜8c…板バネ
8d…ホルダー
8e…押さえ板
9…ケーシング
10…蓋体
11a〜11d…温度センサ
Claims (1)
- 燃焼室と燃焼ガス搬送通路とを有し、前記燃焼室は一端が閉鎖されると共に他端が前記燃焼ガス搬送通路に接続され、且つ閉鎖された端部側に排ガス供給路が配置されると共に、該排ガス供給路よりも前記燃焼ガス搬送通路側にバーナーが配置され、前記燃焼室に供給された排ガスを前記バーナーによって高温にして分解或いは燃焼させて前記燃焼ガス搬送通路から排出させる排ガス処理装置において、前記燃焼室の内面に沿って周方向に移動して該燃焼室の内面に付着した粉体を剥離する剥離部材と、前記剥離部材に衝撃を発生させるための衝撃部材と、を有し、前記剥離部材はその一端が該燃焼室の外部に設けた駆動部材に取り付けられると共に他端が自由端として構成されたレバーからなり且つ前記レバーの前記燃焼室の内面に対向する位置に刃部または鋭角のエッジ部を設けて構成され、前記衝撃部材は前記レバーと接触したとき該レバーを撓ませ且つ接触が解除されたとき該レバーが元の形状に復帰するのに伴って衝撃を発生させ得る板バネを段差を有して複数枚重ねて構成したことを特徴とする排ガス処理装置。
Priority Applications (7)
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