CN111265956B

CN111265956B - 排气装置及排气方法

Info

Publication number: CN111265956B
Application number: CN201911218823.0A
Authority: CN
Inventors: 守屋知巳
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2039-12-03
Also published as: JP2020090404A; JP7167674B2; CN111265956A

Abstract

本发明提供一种用于玻璃微粒沉积体制造装置的排气装置及排气方法，其有效地从来自反应容器的废气中回收硅氧烷，并且检测残留在废气中的硅氧烷的气体检测器的检测性能不会降低。排气装置(1)经由排气线路而将废气从以硅氧烷作为原料来制造玻璃微粒沉积体G的反应容器(100)中排出至废气处理装置(200)，具有：原料回收部(10)，其设置于排气线路中，并且回收废气中所含的原料；去除机构(20)，其设置于排气线路中的原料回收部(10)的后段，并且除去废气中所含的玻璃微粒和水分以用于浓度检测；以及气体检测器(30)，其利用经由去除机构(20)而被除去了玻璃微粒和水分的浓度检测用气体来检测原料浓度。

Description

排气装置及排气方法

技术领域

本发明涉及用于玻璃微粒沉积体制造装置的排气装置及排气方法。

背景技术

专利文献1记载了合成石英玻璃制造装置中的排气装置，并且记载了压力检测方法作为排气装置内的参数检测方法的一个例子。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2008-137871号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

由于在从玻璃微粒沉积体制造装置的反应容器中排出的废气中含有残留的原料气体或玻璃微粒等，因而通过使用了静电除尘机等的清洁塔等废气处理装置来进行处理。作为玻璃微粒沉积体制造用的原料气体，通常使用四氯化硅，但是有时也使用硅氧烷。硅氧烷具有容易起火的性质，如果废气中存在有未反应的硅氧烷，则静电或由静电除尘机产生的火花等可能引起火焰，硅氧烷可能会起火。因此，期望的是，在检测到排气管中的废气的硅氧烷浓度在被送到废气处理装置之前就已经达到了爆炸极限浓度的基准值以上的情况下，实施停止原料气体的供给并停止设备等措施。

然而，若在排气管内设置用于检测硅氧烷的气体检测器，则通常在排气管内的环境下，玻璃微粒沉积在气体检测器中等，因而检测性能迅速降低。另外，由于在硅氧烷的氧化反应中生成水，因而当在气体检测器中发生结露时，检测性能也会降低。

此外，期望的是，在将废气输送到废气处理装置之前从废气中回收硅氧烷以降低硅氧烷的浓度。

因此，本发明的目的在于提供一种排气装置及排气方法，其中能够在有效地从由反应容器排出的废气中回收硅氧烷的同时准确地检测残留在废气中的硅氧烷的浓度。

[用于解决问题的手段]

根据本发明一个方面的排气装置，其经由排气线路而将废气从以硅氧烷作为原料来制造玻璃微粒沉积体的反应容器中排出至废气处理装置，具有：

原料回收部，其设置于所述排气线路中，并且回收所述废气中所含的所述原料；

去除机构，其设置于所述排气线路中的所述原料回收部的后段，并且除去所述废气中所含的玻璃微粒和水分以用于浓度检测；以及

气体检测器，其利用经由所述去除机构而被除去了玻璃微粒和水分的浓度检测用气体来检测原料浓度。

另外，根据本发明一个方面的排气方法，其经由排气线路而将废气从以硅氧烷作为原料来制造玻璃微粒沉积体的反应容器中排出至废气处理装置，包括：

原料回收步骤，其中通过设置于所述排气线路中的原料回收部，从而回收所述废气中所含的所述原料；

除去步骤，其中通过设置于所述排气线路中的所述原料回收部的后段的去除机构，从而除去所述废气中所含的玻璃微粒和水分以用于浓度检测；以及

原料浓度检测步骤，其中通过气体检测器来检测经由所述除去步骤而被除去了玻璃微粒和水分的浓度检测用气体的原料浓度，并且当检测出的原料浓度超过预定值时发出警告。

[发明的效果]

根据上述发明所涉及的排气装置及排气方法，能够在有效地从由反应容器排出的废气中回收硅氧烷的同时准确地检测残留在废气中的硅氧烷的浓度。

附图简要说明

[图1]是根据本发明实施方式的排气装置的示意性结构图。

[符号说明]

1：排气系统

10：原料回收部

11：L形管

11a：开口部

12：有底圆筒形管

13：吸附剂

14：冷却机构

20：去除机构

21：吸管

21a：吸入口

22：玻璃微粒回收箱

22a：玻璃微粒回收结构

22b：水分吸附剂

23(23a、23b)：多级过滤器

24：流量计

25：输出管

25a：输出口

30：气体检测器

40：恒温槽

100：反应容器

101：排出口

150：排气管

200：废气处理装置

G：玻璃微粒沉积体

具体实施方式

(本发明的实施方式的说明)

首先，列出本发明的实施方式来进行说明。

根据本发明的一个方面的排气装置，

(1)一种排气装置，其经由排气线路而将废气从以硅氧烷作为原料来制造玻璃微粒沉积体的反应容器中排出至废气处理装置，具有：

根据上述构成，通过设置在排气线路中的原料回收部，从而可以有效地回收作为玻璃微粒沉积体的原料的硅氧烷。另外，通过利用去除机构来除去废气中所含的玻璃微粒和水分，从而可以制成适合于硅氧烷浓度检测的气体。通过利用气体检测器来测定该浓度检测用气体的硅氧烷浓度，从而可以准确地检测出残留在废气中的硅氧烷浓度。由此，可以准确地检测出废气中的硅氧烷浓度是否达到爆炸极限浓度的基准值以上。若硅氧烷的浓度为爆炸极限浓度的基准值以上，则可以进行停止原料气体的供给等措施。因此，可以防止硅氧烷在废气处理装置内起火。

(2)所述去除机构可以具有：

玻璃微粒回收箱，其内部设置有玻璃微粒回收结构并且配置有水分吸附剂；

多级过滤器，其设置在所述玻璃微粒回收箱的后段；以及

流量计，其设置在所述多级过滤器的后段，并且用于确认所述浓度检测用气体的流量。

根据上述构成，由于玻璃微粒回收结构设置在玻璃微粒回收箱的内部，因而可以在路径途中除去玻璃微粒，此外还可以通过多级过滤器来更精确地过滤并除去玻璃微粒。另外，可以利用水分吸附剂来除去水分。而且，通过流量计确认浓度检测用气体的流量，从而可以将适量的浓度检测用气体输送至气体检测器。

(3)具有恒温槽，

所述多级过滤器、所述流量计以及所述气体检测器可以设置在所述恒温槽内。

根据上述构成，由于将多级过滤器、流量计以及气体检测器设置在恒温槽内，因而可以防止浓度检测用气体的结露。因此，可以防止由结露所造成的气体检测器的检测性能的劣化。

(4)所述原料回收部可以具有：

L形管，其被配置为使得前端的开口部朝下；

有底圆筒形管，其被设置成覆盖所述L形管的开口部，其底部封闭并且上部连通至所述废气处理装置；

吸附剂，其配置于所述有底圆筒形管的底部；以及

冷却机构，其对所述有底圆筒形管的底部进行冷却。

根据上述构成，由于L形管的前端的开口部被配置为朝下，因而将通过了L形管的废气吹至有底圆筒形管的底部以使其接触到配置于底部的吸附剂。另外，通过对底部进行冷却的冷却机构，从而使废气中所含的硅氧烷液化并容易被吸附剂吸附。

另外，根据本发明的一个方面的排气方法，

(5)一种排气方法，其经由排气线路而将废气从以硅氧烷作为原料来制造玻璃微粒沉积体的反应容器中排出至废气处理装置，包括：

原料回收步骤，其中通过设置于所述排气线路的原料回收部，从而回收所述废气中所含的所述原料；

根据上述方法，在原料回收步骤中，通过原料回收部，从而可以有效地回收作为玻璃微粒沉积体的原料的硅氧烷。另外，在除去步骤中，可以除去废气中所含的玻璃微粒和水分。由此，在原料浓度检测步骤中，可以利用气体检测器来准确地检测出残留在废气中的硅氧烷浓度。此外，通过在硅氧烷浓度超过预定值时发出警告，从而在硅氧烷的浓度达到爆炸极限浓度的基准值以上的情况下，可以进行停止原料气体的供给等措施。因此，可以防止硅氧烷在废气处理装置内起火。

(本发明的实施方式的详细说明)

参照附图来说明根据本发明实施方式的排气装置及排气方法的具体例子。

需要说明的是，本发明不限于这些例示，而是由权利要求的范围表示，并且旨在包括与权利要求范围同等的意义和范围内的所有修改。

图1是示出了根据本发明实施方式的排气装置的一个例子的示意性结构图。排气装置是经由排气线路而将废气从制造玻璃微粒沉积体的反应容器中排出至废气处理装置的装置。

作为制造玻璃微粒沉积体的原料，可使用(例如)八甲基环四硅氧烷(OMCTS)、六甲基环三硅氧烷(HMCTS)、十甲基环戊烷硅氧烷(DMCPS)等硅氧烷，但是OMCTS是最优选的。

如图1所示，排气装置1具备：原料回收部10、去除机构20、气体检测器30以及恒温槽40。

原料回收部10是用于回收废气中所含的原料的回收部。废气是从制造玻璃微粒沉积体G的反应容器100中排出的气体。原料回收部10连接到反应容器100的排出口101。原料回收部10具有：L形管11、有底圆筒形管12、吸附剂13以及冷却机构14。

L形管11是配置在反应容器100与有底圆筒形管12之间的配管。L形管11的一个端部连接到反应容器100的排出口101，另一个端部被设置为前端的开口部11a朝下。朝下设置的前端的开口部11a被配置在有底圆筒形管12内。

有底圆筒形管12被设置为覆盖L形管11的开口部11a。有底圆筒形管12由(例如)铝、铁或不锈钢等形成。有底圆柱管12被形成为底部封闭的结构。有底圆筒形管12的底部被设置成面对朝下设置的L形管11的开口部11a。有底圆筒形管12向上延伸，其上部弯曲为(例如)水平方向以形成为排气管150，并且连通至废气处理装置200。废气处理装置200是通过使用(例如)静电除尘机敲落废气中所含的玻璃微粒来清洁废气的装置。

吸附剂13配置在有底圆筒形管12的底部。吸附剂13是吸附废气中所含的原料的物质。作为吸附剂13，可以使用(例如)硅胶等。为了可以替换吸附了原料后的吸附剂13，或者为了可以清扫底部，有底圆筒形管12被构成为(例如)下部的部分能够拆卸。

冷却机构14是用于冷却有底圆筒形管12的机构，例如以覆盖有底圆筒形管12的方式设置在有底圆筒形管12的下部。冷却机构14至少对有底圆筒形管的底部进行冷却。例如，可以将冷却机构14构成为在有底圆筒形管12的周围配置管并使水在该管内流动，也可以将冷却机构14构成为采用循环器将风输送到有底圆筒形管12的周围。

废气经由从反应容器100连通到L形管11、再从有底圆筒形管12连通到排气管150的排气线路而被输送到废气处理装置200。

去除机构20是将废气中所含的玻璃微粒和水分除去的机构。去除机构20连接到排气管150。通过去除机构20，从废气中除去了玻璃微粒和水分，从而作为浓度检测用气体。浓度检测用气体是指进入气体检测器中并成为检测废气中所含原料的浓度的对象的气体。

去除机构20具有：玻璃微粒回收箱22、多级过滤器23(23a，23b)以及流量计24。

在玻璃微粒回收箱22上连接有用于吸入排气管150内的废气的吸管21。吸管21的吸入口21a配置在排气管150内，并且可以设置成朝向排气管150的下游方向(废气处理装置200方向)以防止玻璃微粒的直接进入。

玻璃微粒回收箱22是回收从吸管21吸入的废气中所含的玻璃微粒的回收箱。玻璃微粒回收箱22的内部(例如)设置有以嵌套状(入れ子状)设置压力损失壁而成的玻璃微粒回收结构22a。在玻璃微粒回收箱22的底部配置有用于除去废气的水分的水分吸附剂22b。玻璃微粒回收箱22的出口经由配管而连接到多级过滤器23。

多级过滤器23(23a、23b)连续地设置在玻璃微粒回收箱22的后段(下游侧)。多级过滤器23(23a、23b)是用于进一步从已经通过了玻璃颗粒回收箱22的废气中除去玻璃颗粒的过滤器。构成多级过滤器23的过滤器23a、23b可以使用(例如)彗形过滤器(コマフィルタ)等作为过滤器。例如，过滤器23a是过滤度为1μm的过滤器，过滤器23b是过滤度为0.45μm的过滤器。

流量计24配置在多级过滤器23的后段。通过流量计24，可以确认浓度检测用气体的流量并向后段的气体检测器30输送适量的浓度检测用气体。

气体检测器30是用于对通过去除机构20而被除去了玻璃微粒和水分的浓度检测用气体的原料浓度进行检测的检测器。气体检测器30连接到输出管25。输出管25是用于将已经通过气体检测器30完成了检测的浓度检测用气体送回至排气管150内的配管。输出管25的输出口25a配置在排气管150内，并且与吸管21的吸入口21a同样地可以设置成朝向排气管150的下游方向。

恒温槽40是为了使对浓度检测用气体的原料浓度进行检测的气体检测器30不发生结露的槽。在恒温槽40内设置有多级过滤器23、流量计24以及气体检测器30。

接下来，对于使用了排气装置1的排气方法进行说明。需要说明的是，在下述排气方法中，使用了OMCTS作为原料的硅氧烷。

(原料回收步骤)

从反应容器100的排出口101排出的废气经由L形管11而被输送到原料回收部10的有底圆筒形管12内。

废气从L形管11的开口部11a排出，并且如箭头A所示，朝下流向有底圆筒形管12的底部。废气被冷却机构14冷却至(例如)OMCTS的沸点175℃以下的约150℃。因此，从开口部11a排出的废气成为暂时蓄积在由冷却机构14冷却了的有底圆筒形管12的底部处的流体。由此，废气中所含的原料，即以在反应容器100中未反应的状态而被直接排出的OMCTS成为沸点以下而被液化，垂直地滴落在有底圆筒形管12的底部。滴落的OMCTS被配置于有底圆筒形管12的底部的硅胶等吸附剂13所吸附，从而被回收。

如箭头B所示，OMCTS已被回收了的废气向上流向有底圆筒形管12的上方。

(去除步骤)

OMCTS已被回收了的废气朝着有底圆筒形管12的上部而流入至排气管150。

然后，排气管150内的废气经由吸管21而被吸入到去除机构20的玻璃颗粒回收箱22内。此时，可以在吸管21的吸入口21a朝向排气管150的下游方向的状态下吸入废气。通过设置在玻璃微粒回收箱22内的玻璃微粒回收结构22a，从而除去废气中所含的玻璃微粒，并且同时通过水分吸附剂22b，从而除去废气中所含的水分。此外，通过多级过滤器23a、23b，从而除去废气中所含的玻璃微粒。

(原料浓度检测步骤)

首先，通过流量计24来确定已经除去了玻璃颗粒和水分的浓度检测用气体的流量。

需要说明的是，多级过滤器23、流量计24以及气体检测器30被恒温槽40加热至(例如)大约50℃，从而防止气体检测器30的结露。

接下来，通过气体检测器30来检测浓度检测用气体中所含的OMCTS的浓度。作为检测的结果，若原料的浓度超过预定值(例如750ppm)，则发出警告。发出警告后，通过实施(例如)停止原料气体的供给、停止设备等措施来确保安全性。

最后，经由输出管25将已经通过气体检测器30完成了浓度检测的浓度检测用气体送回至排气管150内。此时，可以在输出管25的输出口25a超向排气管150的下游方向的状态下排出废气。

以这种方式，能够将OMCTS含量已被抑制到预定值以下的废气排出至废气处理装置200。

根据如上所述的排气装置1以及排气方法，由于L形管11的前端的开口部11a被配置为朝下，因而可以将通过了L形管11后的废气吹至有底圆筒形管12的底部以使其接触到底部的吸附剂13。另外，由于有底圆筒形管12的底部被冷却机构14冷却，因而可以使废气中所含的硅氧烷液化并容易被吸附剂13吸附。由此，可以通过原料回收部10而有效地回收硅氧烷。

另外，可以制备适合用于检测已经通过去除机构20除去了玻璃微粒和水分的硅氧烷的浓度的气体。通过用气体检测器30测定该浓度检测用气体的硅氧烷浓度，从而可以准确地检测出残留在废气中的硅氧烷浓度。由此，可以准确地检测出废气中的硅氧烷浓度是否为爆炸极限浓度的基准值以上。若硅氧烷的浓度达到爆炸极限浓度的基准值以上，则可以进行停止原料气体的供给、停止设备等措施。因此，可以防止硅氧烷在废气处理装置内起火。

此外，由于将多级过滤器23、流量计24以及气体检测器30设置在恒温槽40内，因而可以防止气体检测器30的结露，可以防止气体检测器30的检测性能的劣化。

如上所述，尽管已经参考特定的实施方式来详细说明了本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变和修改。另外，上述说明的构成部件的数量、位置、形状等不限于上述实施方式，可以改变为适合于实施本发明的数量、位置、形状等。

Claims

1.一种排气装置，其经由排气线路而将废气从以硅氧烷作为原料来制造玻璃微粒沉积体的反应容器中排出至废气处理装置，具有：

气体检测器，其利用经由所述去除机构而被除去了玻璃微粒和水分的浓度检测用气体来检测所述废气中的硅氧烷浓度是否达到爆炸极限浓度的基准值以上，

所述废气处理装置中使用了静电除尘机，

所述去除机构具有：

玻璃微粒回收箱，其内部设置有玻璃微粒回收结构、并且配置有水分吸附剂；

多级过滤器，其设置在所述玻璃微粒回收箱的后段；以及

2.根据权利要求1所述的排气装置，其具有恒温槽，

所述多级过滤器、所述流量计以及所述气体检测器设置在所述恒温槽内。

3.根据权利要求1或2所述的排气装置，

所述原料回收部具有：

L形管，其被配置为前端的开口部朝下；

有底圆筒形管，其被设置成覆盖所述L形管的开口部，底部封闭并且上部连通至所述废气处理装置；

吸附剂，其配置于所述有底圆筒形管的底部；以及

冷却机构，其对所述有底圆筒形管的底部进行冷却。

4.一种排气方法，其利用了权利要求1至3中任意一项所述的排气装置，其中，经由排气线路而将废气从以硅氧烷作为原料来制造玻璃微粒沉积体的反应容器中排出至废气处理装置，包括：

原料浓度检测步骤，其中通过气体检测器来检测经由所述除去步骤而被除去了玻璃微粒和水分的浓度检测用气体的原料浓度，并且当检测出的硅氧烷浓度达到爆炸极限浓度的基准值以上时发出警告。