JP4009501B2 - 燃焼式縦型除害装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程から排出されるシラン等の有害な排ガスを無害処理する燃焼式縦型除害装置に関し、さらに詳細には、この燃焼式縦型除害装置の燃焼筒の内壁に付着・堆積する酸化粉体を自動的に除去する機能を備えた燃焼式縦型除害装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の燃焼式縦型除害装置としては、例えば、その正面断面図の図９と、その要部の拡大断面図の図１０とに示すような構成になるものがある。以下、この従来例に係る燃焼式縦型除害装置の概要を、図面を参照して説明する。
即ち、この燃焼式縦型除害装置は、耐熱性金属材料を組み合わせた骨組構成で、３〜４本の縦骨を有する略円筒状又は箱組状のスクレイパー１０を燃焼筒１内に昇降可能かつ水平回転可能に装着し、手動操作軸１５ａでスクレイパー１０を回転させながら昇降させ、燃焼筒１内に付着・堆積した酸化粉体を除去するように構成されている。なお、上記スクレイパー１０は、その上端フランジ２０ａに上記手動操作軸１５ａの下端が連結されることにより吊持されている。
【０００３】
【発明が解列しようとする課題】
ところで、酸化粉体は燃焼筒１内に付着・堆積するだけでなく、スクレイパー１０にも付着・堆積する。このスクレイパー１０によれば、燃焼筒１の内壁に付着・堆積した酸化粉体を除去することができるものの、スクレイパー１０自体に付着・堆積した酸化粉体を振り落とすことができなかった。従って、次第に酸化粉体の付着・堆積量が増大し、燃焼筒１内の実質開口断面積が減少するため、燃焼処理すべき排ガスの通過流速が速くなり、燃焼式縦型除害装置の除害性能が低下するという問題が生じる。
【０００４】
そして、酸化粉体の付着・堆積量が極端に多くなると、スクレイパー１０の骨組み構造の隙間が付着・堆積した酸化粉体により閉塞される。その結果、燃焼筒１内に望むガスバーナ７の開口が付着・堆積した酸化粉体で遮蔽され、ガスバーナ７の火炎が失火する。また、失火しないまでも、火炎センサーにより火炎を検出することができなくなるため失火と判断され、燃焼式縦型除害装置の安定稼働が不可能になってしまう。従って、この燃焼式縦型除害装置を安定稼働させるには、燃焼室内やスクレイパーからの酸化粉体の除去作業を頻繁に実施する必要があり、メインテナンス費が嵩むのに加えて、酸化粉体の除去作業の度に燃焼式縦型除害装置の稼働を停止させなければならないため、燃焼式縦型除害装置の稼働率が低下するという問題がある。
【０００５】
従って、本発明は、燃焼筒内に付着・堆積した酸化粉体を自動的に掻き落とすだけでなく、スクレイパーに付着・堆積する酸化粉体も自動的に振り落とすことにより、高い除害性能を維持しながら長期間にわたって安定稼働を行うことができる燃焼式縦型除害装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、下記のように構成されている。
即ち、請求項１に記載の発明は、半導体製造装置より排出された排ガスを火炎で燃焼処理する燃焼筒１を備えた燃焼式縦型除害装置において、上記燃焼筒１の上側にロータリアクチュエータ９を設け、このロータリアクチュエータ９の出力軸１５を上記燃焼筒１の上部から貫通させ、上記出力軸１５の下端に首振吊持機構１６を介して、上記出力軸１５の回転により振回されて、上記燃焼筒１の内壁に衝突する骨組構造のスクレイパー１０を吊持したことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃焼式縦型除害装置において、上記ロータリアクチュエータ９は、上記出力軸１５を正逆回転自在に回転させる機能を備えてなることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２のうちの何れか１項に記載の燃焼式縦型除害装置において、上記首振吊持機構１６は、上記出力軸１５の下端に固着され、上記スクレイパー１０の上端フランジ２０の中央部に設けられた平面視略三角形の嵌入孔２１に挿脱自在に挿入される平面視略三角形の吊持板１７と、この吊持板１７の上面の各コーナ部に突設されるピン１８と、上記上端フランジ２０の下面側であって、かつ上記嵌入孔２１の各辺の外側に設けられ、上記ピン１８が遊嵌状態で嵌合する嵌合凹部２２とからなることを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のうちの何れか１項に記載の燃焼式縦型除害装置において、上記アクチュエータ（９）の出力軸１５は６〜１０ｒａｄ／ｓｅｃで正逆回転されることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る燃焼式縦型除害装置を、添付図面を参照しつつ説明する。図１は、燃焼式縦型除害装置の縦断正面図、図２は、燃焼式縦型除害装置の要部の拡大断面図、図３は、図２中のＡ−Ａ線で切断した平面断面図、図４は、その首振吊持機構の組立要領説明図である。
【００１１】
この燃焼式縦型除害装置は、図１に示すように、図９に示す従来例と同様の基本構成を備えている。即ち、外筒２の上に燃焼筒１が接続され、上記外筒２の下部開口に内筒３が、上記外筒２の内径と内筒３の外径との間にリング状の外気導入口２ａが形成されるように嵌挿されている。上記内筒３の下部に吸気口４が設けられており、この吸気口４は、図示しない吸気装置に連通している。
【００１２】
上記燃焼筒１には、半導体および液晶、太陽電池等の広義の図示しない半導体製造装置から排出される排ガスが導入される複数の排ガス導入口５が突設されている。これら排ガス導入口５の突設位置の下方に複数のガスバーナ７が同一円周上に略等間隔で付設ており、上記半導体製造装置から排出される排ガスが、上記ガスバーナ７の火炎で燃焼されて徐害されるように構成されている。上記半導体製造装置から排出される排ガスとしては、シラン、アルシン、ホスフィン、六フッ化タングステン、トリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム等の特殊材料ガスである。なお、図１中に示す符号６は燃焼筒１内のガスバーナ７の火災を検出する火炎センサーである。
【００１３】
以下、本発明の特徴をなす燃焼式縦型除害装置の構成について説明する。
即ち、燃焼筒１の上部開口を閉塞するフランジ８の上には、図２に示すように、複数の支柱１１が立設されている。これら支柱１１の頂部には、天板１２が水平に支持されており、この天板１２の上には、正逆回転自在なロータリアクチュエータ９が配設されている。このロータリアクチュエータ９の出力軸１５は、上記フランジ８を貫通して上記燃焼筒１内まで伸びている。そして、この出力軸１５の下端に、後述する首振吊持機構１６が設けられており、この首振吊持機構１６により後述するスクレイパー１０が吊持されている。なお、上記ロータリアクチュエータ９の左右に付設されてなるものは、このロータリアクチュエータ９の回転数を制御するスピードコントロールバルブ１３で、開度調整でロータリアクチュエータ９に供給する作動空気流量を制御するものである。
【００１４】
上記スクレイパー１０は、図３、４に示すように構成されている。即ち、中央部に平面視略三角形の嵌入孔２１が設けられてなる上端フランジ２０の周方向に、等間隔で３本の平行な縦骨１０ａが下方に延びており、これら縦骨１０ａの下端にリング１０ｂが固着されている。さらに、このリング１０ｂから３本の下部縦骨１０ｃが斜め下方に延びており、これら下部縦骨１０ｃの下端に上記リング１０ｂより大径の下部リング１０ｄが固着されている。この構成になるスクレイパー１０は、図１に示すように、上記リング１０ｂよりも上部部分が燃焼筒１内に位置するように吊持されるものである。
【００１５】
上記首振吊持機構１６は、上記出力軸１５の下端に固着され、上記スクレイパー１０の上端フランジ２０の嵌入孔２１に挿脱自在に挿入される平面視略三角形の吊持板１７と、この吊持板１７の上面の各コーナ部に突設されるピン１８と、上記上端フランジ２０の下面側であって、かつ上記嵌入孔２１の各辺の長手方向中央部の外側位置に設けられ、上記ピン１８が遊嵌状態で嵌合する嵌合凹部２２とから構成されている。
【００１６】
なお、上記スクレイパー１０は、以下の手順によって上記首振吊持機構１６に取付けられる。以下、手順を図４を参照して説明する。
（Ａ）外筒を内筒から取外す。
（Ｂ）燃焼筒の下部開口からスクレイパー１０を挿入し、スクレイパー１０の上端フランジ２０の嵌入孔２１に、出力軸１５の下端に設けられた吊持板１７に合わせて、スクレイパー１０をさらに押し込んで吊持板１７を挿通させる。
（Ｃ）上記スクレイパー１０を略６０度回転させて、ピン１８を上端フランジ２０の下面側に設けられた嵌合凹部２２に嵌合させる。
（Ｄ）外筒を内筒に嵌込む。
これにより、スクレイパー１０は、首振吊持機構１６によりガタつき得る状態に吊持される。勿論、スクレイパー１０は、３本のピン１８で吊持されていて、首振吊持機構１６の反転によりガタついたとしても、２本のピン１８が支点となるため、首振吊持機構１６の反転に際して、このスクレイパー１０が脱落するようなことがない。
【００１７】
以下、上記構成になる燃焼式縦型除害装置の作用態様を説明する。
ロータリアクチュエータ９の出力軸１５の回転により首振吊持機構１６を介してスクレイパー１０が回転されると、燃焼筒１の内壁面に付着・堆積する酸化粉体が掻き落とされる。そして、ロータリアクチュエータ９の出力軸１５の回転を逆転させると、スクレイパー１０は、上記のとおり、首振吊持機構１６によりガタつき得る状態に吊持されているため、逆転時の衝撃によりガタついて燃焼筒１の内壁面に衝突する。燃焼室１の内壁面への衝突による衝撃によりスクレイパー１０に付着・堆積する酸化粉体が振り落とされる。
【００１８】
つまり、本実施の形態に係る燃焼式縦型除害装置によれば、ロータリアクチュエータ９の出力軸１５の正回転、逆回転の繰り返しにより、燃焼筒１の内壁面に付着・堆積する酸化粉体が掻き落とされるとともに、スクレイパー１０に付着・堆積する酸化粉体が振り落とされるから、安定したバーナ火炎と火炎検出を維持し、半導体製造装置から排出される排ガスの除害性能を長期にわたり維持することができる。さらに、上記のとおり、首振吊持機構１６にスクレイパー１０を容易に着脱することができるので、燃焼筒１内のメインテナンスも容易になるという効果がある。
【００１９】
次に、本実施の形態に係る燃焼式縦型除害装置による酸化粉体の除去効果をより具体的に説明する。図５から図８は、シランを燃焼処理したときの燃焼筒内の状態を示す図である。詳しくは、図５は酸化粉体除去前の燃焼室内の状態を示す図で、図６(ａ)から図６(ｃ)はスクレイパーを１．６８ｒａｄ／ｓｅｃ乃至３．１１ｒａｄ／ｓｅｃの角速度で正逆回転させたときの燃焼筒内の状態を示す図である。また、図７(ａ)から図７(ｃ)はスクレイパーを３．９８ｒａｄ／ｓｅｃ乃至６．２８ｒａｄ／ｓｅｃの角速度で正逆回転させたときの燃焼筒内の状態を示す図である。そして、図８(ａ)から図８(ｃ)はスクレイパーを６．９５ｒａｄ／ｓｅｃ乃至９．５７ｒａｄ／ｓｅｃの角速度で正逆回転させたときの燃焼筒内の状態を示す図である。
【００２０】
図５によれば、酸化粉体除去前であって、スクレイパーが回転されていないため、スクレイパーの縦骨に多量の酸化粉体が付着・堆積している。そして、図６乃至図８によれば、角速度の高速化に伴って徐々に酸化粉体の除去効果が向上していることが分かる。特に、角速度が６．２８ｒａｄ／ｓｅｃの図７(ｃ)から酸化粉体の除去効果が顕著になりはじめ、角速度が９．５７ｒａｄ／ｓｅｃの図８(ｃ)で酸化粉体の除去効果がより一層顕著になっている。
【００２１】
スクレイパーの角速度を変更しながらの酸化粉体の除去試験中において、６〜１０ｒａｄ／ｓｅｃの角速度のときの回転切り換え時に衝撃音が大きくなりはじめた。衝撃音が大きいということは、スクレイパーが激しくガタつき、燃焼筒１の内壁面に激しく衝突するためであり、衝突により発生する衝撃により酸化粉体がスクレイパーから振り落とされたためと判断することができる。つまり、スクレイパーを６〜１０ｒａｄ／ｓｅｃの角速度で正逆回転させることにより、スクレイパーが燃焼筒１の内壁面に激しく衝突し、スクレイパーからの酸化粉体の振り落とし効果が向上したものである。
【００２２】
本発明の燃焼式縦型除害装置によれば、上記のとおり、燃焼筒の内壁面に付着・堆積した酸化粉体は勿論のこと、スクレイパーに付着・堆積した酸化粉体をも除去できるため、長期にわたり燃焼筒内を開放清掃する必要がなく、また開放清掃時には内部に付着・堆積している酸化粉体の量が少ないので、短時間のうちに燃焼筒内の開放清掃作業を終了することができる。これにより、燃焼式縦型除害装置の運転停止時間が短縮されるとともに、メインテナンス周期を長くすることができるから、燃焼式縦型除害装置の稼働率が向上するという優れた効果が得られる。
【００２３】
因に、上記スクレイパーによる酸化粉体の除去作業は燃焼式縦型除害装置の稼働中、つまり排ガスの燃焼処理中に行われる。より詳しくは、燃焼式縦型除害装置の稼働状態にもよるが、間欠的に１時間に数回乃至１日に数回程度の酸化粉体の除去作業を実施し、通常、１回の除去作業はスクレイパーを２〜１０回程正逆回転させるように設定している。
【００２４】
なお、スクレイパーの骨組構造は、上記実施の形態に係る構造に限るものではない。つまり、回転により燃焼筒の内壁面に付着・堆積する酸化粉体を掻き落とす縦骨を備え、停止状態で縦骨がガスバーナの開口を閉塞しない間隔に配設された構造であればよい。また、首振吊持機構も上記実施の形態に係る構造に限るものではない。例えば、回転軸の下端に鉤状の吊持具を取付け、スクレイパーの上端フランジに鉤状の被吊持具を取付け、そしてこれら吊持具と被吊持具とを連結する構造等、多様な形態が考えられるからである。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明によれば、燃焼筒１の上側に設けたロータリアクチュエータ９の出力軸１５の下端に首振吊持機構１６を介して、燃焼筒１の内壁に衝突する骨組構造のスクレイパー１０が吊持されている。
従って、スクレイパー１０が回転しながら振れて燃焼筒１の内壁に衝突するから、燃焼筒１の内壁に付着・堆積する酸化粉体が掻き落とされるだけでなく、スクレイパー１０に付着・堆積する酸化粉体が振り落とされる。そのため、安定したガスバーナの火炎と火炎検出を維持することができるから、半導体製造装置から排出される排ガスの除害性能を高く維持し続けることができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、ロータリアクチュエータ９は、出力軸１５を正逆回転自在に回転させる機能を備えている。従って、回転切り換え時の衝撃によりスクレイパー１０がガタついて燃焼筒１の内壁に衝突し、衝突による衝撃によってスクレイパー１０に付着・堆積する酸化粉体が振り落とされ、安定したガスバーナの火炎と火炎検出を維持することができるから、半導体製造装置から排出される排ガスの除害性能を一層高く維持し続けることができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、首振吊持機構１６は、出力軸１５の下端の平面視略三角形の吊持板１７を、スクレイパー１０の上端フランジ２０の中央部に設けられた平面視略三角形の嵌入孔２１に挿入し、吊持板１７の上面の各コーナ部に突設されたピン１８を、上端フランジ２０の下面側に設けられた嵌合凹部２２に遊嵌状態で嵌合させるだけでスクレイパー１０を吊持きるように構成されている。従って、正逆回転の切り換えによりスクレイパー１０を揺動させて燃焼筒の内壁に衝突させることができ、しかもスクレイパー１０を簡単に着脱することができるから、燃焼筒１内のメインテナンスも短時間のうちに終了することができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、アクチュエータ９の出力軸１５は６〜１０ｒａｄ／ｓｅｃで正逆回転される。従って、正逆回転の切り換えによりスクレイパー１０を強く揺動させて燃焼筒の内壁に衝突させることができるから、スクレイパー１０に付着・堆積する酸化粉体を効果的に振り落とすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃焼式縦型除害装置の縦断正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る燃焼式縦型除害装置の要部の拡大断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線で切断した平面断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る燃焼式縦型除害装置の首振吊持機構の組立要領説明図である。
【図５】酸化粉体除去前の燃焼室内の状態を示す図である。
【図６】図６(ａ)から図６(ｃ)はスクレイパーを１．６８ｒａｄ／ｓｅｃ乃至３．１１ｒａｄ／ｓｅｃの角速度で正逆回転させたときの燃焼筒内の状態を示す図である。
【図７】図７(ａ)から図７(ｃ)はスクレイパーを３．９８ｒａｄ／ｓｅｃ乃至６．２８ｒａｄ／ｓｅｃの角速度で正逆回転させたときの燃焼筒内の状態を示す図である。
【図８】図８(ａ)から図８(ｃ)はスクレイパーを６．９５ｒａｄ／ｓｅｃ乃至９．５７ｒａｄ／ｓｅｃの角速度で正逆回転させたときの燃焼筒内の状態を示す図である。
【図９】従来例に係る燃焼式縦型除害装置の正面断面図である。
【図１０】従来例に係る燃焼式縦型除害装置の要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１…燃焼筒、２…外筒、２ａ…外気導入口、３…内筒、４…吸気口、５…排ガス導入口、６…火炎センサー、７…ガスバーナ、８…フランジ、９…ロータリアクチュエータ(ロータリーシリンダー)、１０…スクレイパー、１０ａ…縦骨、１０ｂ…リング、１０ｃ…下部縦骨、１０ｄ…下部リング、１１…支柱、１２…天板、１３…スピードコントロールバルブ、１５…出力軸、１６…首振吊持機構、１７…吊持板、１８…ピン、２０…上端フランジ、２１…嵌入穴、２２…嵌合凹部。

Claims (4)

1. 半導体製造装置より排出された排ガスを火炎で燃焼処理する燃焼筒(１)を備えた燃焼式縦型除害装置において、
   上記燃焼筒(１)の上側にロータリアクチュエータ(９)を設け、このロータリアクチュエータ(９)の出力軸(１５)を上記燃焼筒(１)の上部から貫通させ、上記出力軸(１５)の下端に首振吊持機構(１６)を介して、上記出力軸(１５)の回転により振回されて、上記燃焼筒(１)の内壁に衝突する骨組構造のスクレイパー(１０)を吊持したことを特徴とする燃焼式縦型除害装置。
2. 請求項１に記載の燃焼式縦型除害装置において、上記ロータリアクチュエータ(９)は、上記出力軸(１５)を正逆回転自在に回転させる機能を備えてなることを特徴とする燃焼式縦型除害装置。
3. 請求項１又は２のうちの何れか１項に記載の燃焼式縦型除害装置において、上記首振吊持機構(１６)は、上記出力軸(１５)の下端に固着され、上記スクレイパー(１０)の上端フランジ(２０)の中央部に設けられた平面視略三角形の嵌入孔(２１)に挿脱自在に挿入される平面視略三角形の吊持板(１７)と、この吊持板(１７)の上面の各コーナ部に突設されるピン(１８)と、上記上端フランジ(２０)の下面側であって、かつ上記嵌入孔(２１)の各辺の外側に設けられ、上記ピン(１８)が遊嵌状態で嵌合する嵌合凹部(２２)とからなることを特徴とする燃焼式縦型除害装置。
4. 請求項１乃至３のうちの何れか１項に記載の燃焼式縦型除害装置において、上記アクチュエータ(９)の出力軸(１５)は６〜１０ｒａｄ／ｓｅｃで正逆回転されることを特徴とする燃焼式縦型除害装置。

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