CN106994285A - 电气安装单元 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种具有防爆结构的电气安装单元，其控制气体提纯装置或气体回收装置，在万一发生氢泄漏的场合，于单元内部不会对氢发生点火；提供一种具有耐爆结构的电气安装单元，其耐爆结构用于万一于单元之外发生因氢造成的爆炸的情况下，仍减少控制设备的损伤。程序装置接纳于设在该单元内部的耐爆结构的金属容器中，具有空气或不活泼气体的导入口和排出口的压力调节机构设置在该单元的接纳容器中。

Description

电气安装单元

技术领域

本发明涉及一种电气安装单元，在该电气安装单元的内部设置有：控制各种气体的提纯装置或回收装置的操作面板、半导体继电器与程序装置等的控制设备，具体来说，本发明涉及一种电气安装单元，其用于防爆、并且具有耐爆结构，该电气安装单元用于防止因来自气体提纯装置、气体回收装置的氢的泄漏而造成的单元内部的爆炸，即使在万一于单元之外发生爆炸的场合，仍防止或抑止控制设备的损伤。

背景技术

在过去，于半导体制造工艺中，高纯度的氢气和不活泼气体作为气氛气体而大量地使用。对于这些气体，因半导体的集成度的提高，要求杂质的浓度为极低浓度。

作为获得高纯度的氢气的方法，人们知道有下述的方法，其中，将包含杂质的原料氢供给到由钯合金的薄膜形成的氢分离膜，利用氢气的选择透过性，仅仅使氢透过，将其取出。这样的用于氢提纯的单元为下述的氢提纯装置，其中，比如，像专利文献1～3所示的那样，包括包含杂质的原料氢的导入口、与纯氢的取出口、以及在该导入口和该取出口之间的气体流路中设置钯合金的薄膜。

另外，作为获得高纯度的不活泼气体的方法，人们知道有下述的方法，其中，比如像专利文献4、5所示的那样，使包含杂质的不活泼气体与镍催化剂接触、捕获而去除作为杂质的氧，接着与合成沸石接触，去除作为杂质的水和二氧化碳。在这样的杂质气体提纯方法中，对于镍催化剂和合成沸石，在去除一定量的杂质后，其去除能力消失，但是，在加热条件下，使氢或氢与不活泼气体的混合气体流过填充有镍催化剂和合成沸石的吸接筒，由此，氧作为水而与镍催化剂脱离，水和二氧化碳相对合成沸石而脱离，可进行它们的再生。

此外，公开有下述方法，其中，像前述那样，高纯度地提纯的各种气体在用于半导体制造步骤之后，进行回收。比如，具有下述的氨和氢的回收方法，在该方法中，对从氮化钾类化合物半导体的制造步骤排出的包含氨、氢、与氮的排气，进行加压处理和基于热泵的冷却处理，使包含于排气中的氨液化，与氢和氮分离，回收氨，另外，使氨去除处理后的排气中包含的氮被液化，与氢分离，回收氢。

专利文献1：JP特开昭62—128903号公报

专利文献2：JP特开平1—145302号公报

专利文献3：JP特开平1—145303号公报

专利文献4：JP特开平1—115806号公报

专利文献5：JP特开平2—120212号公报

专利文献6：JP特开2014—154792号公报

发明内容

发明要解决的课题

在前述那样的氢提纯方法和惰性方法中，采用高温(150～500℃)的氢，另外在氨和氢的回收方法中，对包含氢的高压力的气体进行处理。在进行处理的单元的周边采用电气安装单元，在该电气安装单元的内部设置操作面板、半导体继电器与程序装置等的控制设备，但是，具有因故障、雷击等，在半导体继电器等中产生火花的危险。另外，在气体提纯装置或气体回收装置中，即使在万一氢泄漏而流入电气安装单元中，其浓度超过爆炸界限浓度的下限值的情况下，仍还具有于电气安装单元的内部，对氢点火、发生爆炸的危险。

在上述的控制设备中，特别是在程序装置的内部设置各种气体流量、阀的开闭等的控制程序、数据等的重要的资料，具有因丢失，造成重大的损失的危险。

于是，本发明要解决的课题在于提供一种具有防爆结构的电气安装单元，其中，针对上述那样的气体提纯装置或气体回收装置，即使在万一发生氢的泄漏的场合，于单元内部仍不对氢发生点火；另外提供一种具有耐爆结构的电气安装单元，其中，该耐爆结构用于即使在于单元之外产生因氢而造成的爆炸的情况下，仍可减少控制设备的损伤。

用于解决课题的技术方案

作为为了解决上述课题而深入分析的结果，本发明人发现，程序装置接纳于耐爆结构的金属容器的内部，并且具有空气或不活泼气体的导入口和排出口的压力调节机构设置于单元的接纳容器中，如果可将单元内部设定在高于周边的气体压力，则在产生氢的泄漏的场合，可防止单元内部的氢的点火造成的爆炸，即使在于单元之外发生因为氢而造成的爆炸的情况下，仍可减少控制设备，特别是程序装置的损伤，由此，得到本发明的电气安装单元。

即，本发明涉及一种电气安装单元，在该电气安装单元的内部设置有：控制气体提纯装置或气体回收装置的操作面板、半导体继电器与程序装置，其特征在于，该程序装置接纳于金属容器中，该金属容器具有设在该单元内部的耐爆结构，具有空气或不活泼气体的导入口和排出口的压力调节机构设置在该单元的接纳容器中。

发明的效果

在本发明的电气安装单元中，由于具有空气或不活泼气体的导入口和排出口的压力调节机构设置于该单元的接纳容器中，故通过将该单元内部设定为高于周边的气体压力，即使在从设置于附近的气体提纯装置等发生氢泄漏的情况下，其仍不会流入到该单元的内部。其结果是，在产生氢的泄漏的场合，可防止单元内部的氢的爆炸。另外，可减少以氢的泄漏为原因的单元之外的爆炸造成的操作面板、半导体继电器与程序装置等的控制设备的损伤。另外，由于程序装置接纳于设在该单元内部的具有耐爆结构的金属容器中，故可特别减少损伤。

附图说明

图1为表示本发明的电气安装单元的一个例子的垂直方向结构的侧视图；

图2为表示本发明的电气安装单元与气体(氢)提纯装置的组合的一个例子的水平方向结构的俯视图；

图3为表示本发明的电气安装单元与气体(不活泼气体)提纯装置的组合的一个例子的水平方向结构的侧视图；

图4为表示本发明的电气安装单元与气体回收装置的组合的一个例子的水平方向结构的侧视图。

具体实施方式

本发明用于电气安装单元，在该电气安装单元的内部设置有控制气体提纯装置或气体回收装置的操作面板、半导体继电器与程序装置。

下面根据图1～图4，具体地对本发明的电气安装单元进行说明，但是，本发明不受到它们的限定。

另外，图1为表示本发明的电气安装单元的一个例子的垂直方向结构的侧视图，图2和图3为表示本发明的电气安装单元与气体提纯装置的组合的一个例子的水平方向结构的俯视图，图4为表示本发明的电气安装单元与气体回收装置的组合的一个例子的水平方向结构的侧视图。

本发明的电气安装单元像图1所示的那样，为下述的电气安装单元，在该电气安装单元的内部设置有控制气体提纯装置或气体回收装置的操作面板2、半导体继电器3与程序装置4，该程序装置4接纳于设在该单元内部的具有耐爆结构的金属容器5中，具有空气或不活泼气体的导入口6和排出口7与压力调节器8的压力调节机构设置在该单元的外壁9上。在本发明的电气安装单元中，通常设置控制电源断路器10、加热器温度调节器11、安全屏障12、电源13、加热器断路器14。

对于具有用于本发明的电气安装单元的具有耐爆结构的金属容器5，可列举有下述的容器，该容器的比如顶面、底面与侧面的结构材料具有厚度2～20mm的金属板。作为金属材料，可列举锰钢、铬钢、钼钢、不锈钢、镍钢、钛钢、铝、铜等，但在它们中，从重量轻的方面来说，最好采用铝。金属容器5的形状通常为立方体或长方体，但是并不限定于它们。金属容器5比如为下述的容器，在该容器中，在上部具有可开闭的盖，在关闭盖的状态具有非通气性，通常该容器设置于单元的底侧。

在本发明中，在程序装置4的内部设置有：用于气体提纯装置或气体回收装置的各种气体流量、该装置的阀的开闭等的控制程序、该装置的各种数据等的重要资料，即使在万一于单元之外发生氢造成的爆炸的情况下，仍不破坏它们的性能，可通过上述那样的结构的金属容器5而保护。另外，最好，在金属容器5中接纳有程序装置4与加热器断路器14，在该加热器断路器14中，在平时流过较大的电流，在紧急时可安全地切断流过加热器的电流。

在本发明的电气安装单元中，像图1所示的那样，于接纳容器9中设置空气或不活泼气体的导入口6和排出口7，在排出口7附近或排出口7的下游侧的任何的场所设置非通气性金属壁内的压力调节器8。空气或不活泼气体的导入口6和排出口7通常设置于单元的内侧的侧壁上。作为压力调节器8，如果可维持使单元内部的气体压力高于周围的压力的状态，则没有特别的限制，比如，可列举有流量控制阀、安全阀、它们的组合等。另外，单元内部的气体压力通常维持在110～200kPa(abs)的范围内。

构成本发明的电气安装单元的控制的对象的气体提纯装置为氢的提纯装置、不活泼气体的提纯装置，该不活泼气体的提纯装置采用可通过包括氢的气体的流通而再生的催化剂或吸接材料。

在本发明中，作为氢的提纯装置，可列举图2所示的那样的提纯装置，该提纯装置由氢的提纯筒16和热交换器17构成。氢的提纯筒16为下述的结构的提纯筒16，在该结构中，比如对于一端封闭的多根钯合金细管，在其另一端的开口部支承于管板上，接纳于盒(cell)的内部，通过该钯合金细管和管板，将盒的内部划分为一次侧空间(包含杂质的原料氢的供给侧空间)和二次侧空间(纯氢的取出侧空间)的两个空间，在盒的外侧设置加热器。另外，作为其它的氢的提纯装置，可列举下述的提纯装置，该提纯装置由填充有以镍和/或氧化镍为有效成分的催化剂的提纯筒、与设置于其下游侧的填充有吸气材料的提纯筒构成。

另外，作为不活泼气体的提纯装置，可列举图3所示的那样的由不活泼气体的提纯筒16’和热交换器17构成的提纯装置。对于不活泼气体的提纯筒16’，可列举比如下述的提纯筒，在该提纯筒中填充有以镍或铜为有效成分的催化剂和以合成沸石为有效成分的吸接材料。另外，作为其它的不活泼气体的提纯装置，可列举下述的提纯装置，该提纯装置由填充有以镍和/或氧化镍为有效成分的催化剂的提纯筒、与设置于其下游侧的填充有吸气材料的提纯筒构成。

此外，在包含氧、水、二氧化碳等的杂质的不活泼气体的提纯方法中，对于以镍或铜为有效成分的催化剂，在去除一定量的氧后，其去除能力消失，对于合成沸石，在去除一定量的水和二氧化碳后，其去除能力消失。但是，通过在加热条件下，使氢或氢与不活泼气体的混合气体流过填充了上述催化剂和合成沸石的吸接筒，氧作为水而与催化剂脱离开，水和二氧化碳相对合成沸石脱离开，可进行它们的再生，为此采用氢。

构成本发明的电气安装单元的控制的对象的气体回收装置为下述的单元，该单元比如从由氮化钾类化合物半导体的制造步骤排出的包含氨、氢与氮的排气中，回收氨和/或氢。

在本发明中，作为氨回收装置，像图4所示的那样，可列举由气体压缩机18、热泵式冷却机19、制冷剂运送器20、压力调节器21等构成的回收装置。另外，作为氢回收装置，不但有前述的单元，还可列举有由不同于前述的气体压缩机、热交换器、深冷分离器、压力调节器等构成的回收装置。

在采用前述那样的回收装置的回收方法中，由于对排气进行加压处理和加热泵的冷却处理，故该排气中包含的氨发生液化，可与氢和氮分离，故可回收氨。另外，使氨去除处理后的排气中包含的氮发生液化，可与氢分离，以回收氢。另外，在从氮化钾类化合物半导体的制造步骤排出的排气中，通常包含氢，其含量在10～40vol％的范围内。

实施例

下面通过实施例具体地对本发明进行说明，但是，本发明不受到它们的限定。

实施例1

气体提纯装置用的电气安装单元像下述那样制作。

采用厚度为10mm的铝制的金属板制作金属容器，该金属容器具有横向尺寸为25cm、高度为40cm、进深为18cm的长方体状的外形，在上部设置可开闭的盖。于该金属容器的内侧设置多个支架状的支承体，该多个支承体用于保持机器类，在最上部设置加热器断路器(breaker)，在其下部设置程序装置等。

在设置于不锈钢制的接纳容器(横向尺寸为30cm、高度为160cm、进深为22cm)的内侧的侧壁上的空气或不活泼气体的导入口和排出口用的连接孔中连接导入管和排出管，并且在排出口的附近设置流量控制阀和安全阀。接着，将半导体继电器、控制电源断路器(breaker)、加热器温度调节器，安全保持器等接纳于上述接纳容器中，将操作面板设置于该接纳容器的前面，然后，通过电线将它们连接，完成电气安装单元。另外，上述半导体继电器采用加热器用高电流半导体闸流管。

在该电气安装单元中确认了下述情况，可从空气或不活泼气体的导入口导入空气，并且通过流量控制阀控制从排出口排出的空气的流量，可将单元内部的气体压力维持在130kPa(abs)。

标号的说明：

标号1表示电气安装单元；

标号2表示操作面板；

标号3表示半导体继电器；

标号4表示程序装置；

标号5表示具有耐爆结构的金属容器；

标号6表示空气或不活泼气体的导入口；

标号7表示空气或不活泼气体的排出口；

标号8表示压力调整器；

标号9表示接纳容器；

标号10表示控制电源断路器；

标号11表示加热器温度调节器；

标号12表示安全保持器；

标号13表示电源；

标号14表示加热器断路器；

标号15表示控制设备；

标号16表示氢的提纯筒；

标号16’表示不活泼气体的提纯筒；

标号17表示热交换器；

标号18表示气体压缩机；

标号19表示热泵冷却机；

标号20表示制冷剂运送器；

标号21表示压力调整装置。

Claims (7)

1.一种电气安装单元，在该电气安装单元的内部设置有：控制气体提纯装置或气体回收装置的操作面板、半导体继电器与程序装置，其特征在于，该程序装置接纳于金属容器中，该金属容器具有设在该单元内部的耐爆结构，具有空气或不活泼气体的导入口和排出口的压力调节机构设置在该单元的接纳容器中。

2.根据权利要求1所述的电气安装单元，其特征在于，具有耐爆结构的金属容器为下述容器，该容器的顶面、底面与侧面的结构材料为厚度2～20mm的金属板。

3.根据权利要求1所述的电气安装单元，其特征在于，气体提纯装置为氢提纯装置。

4.根据权利要求1所述的电气安装单元，其特征在于，气体提纯装置为具有提纯筒的不活泼气体提纯装置，该提纯筒填充有能通过氢进行再生的催化剂或吸接材料。

5.根据权利要求1所述的电气安装单元，其特征在于，气体回收装置为氨回收装置。

6.根据权利要求1所述的电气安装单元，其特征在于，气体回收装置为氢回收装置。

7.根据权利要求1所述的电气安装单元，其特征在于，空气或不活泼气体的导入口和排出口设置于单元的内侧的侧壁上。