CN115803102A - 气体处理炉以及使用气体处理炉的排出气体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的气体处理炉(10)的特征在于由在内部充填有电热体的加热器主体(12)和贯通该加热器主体(12)的管状的气体流通路(14)构成。另外，气体处理炉的特征在于具备：块状的加热器主体(12)，其在上下方向延伸，在内部充填有电热体；气体流通路(14)，其在上下贯通上述加热器主体(12)的内部，在俯视时，多列气体流通路(14)在前后方向连续设置或者延伸设置并且在左右方向相互平行；以及头管箱(16)，其安装在上述加热器主体(12)的上端部，经由在其内部形成的连通空间(16a)而将上述气体流通路(14)彼此相互连通。

Description

气体处理炉以及使用气体处理炉的排出气体处理装置
技术领域
本发明涉及适于例如包含PFCs(全氟碳化合物)等的难分解性排出气体的除害处理的气体处理炉、以及使用该气体处理炉的排出气体处理装置。
背景技术
当前，作为制造或处理物品的工业加工开发并实施了多种多样的方案，从这样的多种多样的工业加工排出的气体(以下称为“处理对象排出气体”)的种类也非常复杂。因而，根据从工业加工排出的处理对象排出气体的种类，分别使用各个种类的排出气体处理方法以及排出气体处理装置。
其中，使用电热加热器的电热氧化分解式的排出气体处理方法是作为半导体制造加工中的排出气体处理方法当前最为普及的分解处理方法，在处理对象排出气体(除害对象气体)的分解处理时容易控制处理工序，能安全地对处理对象排出气体进行分解处理。尤其是，在使用电热加热器的加热分解装置(气体处理炉)的前后设有湿式洗涤器的排出气体处理装置中，跟随半导体制造中的多种多样的条件，无论对于处理对象排出气体中的哪种除害对象成分都进行除害处理直至TLV[Threshold Limit Value；暴露极限]以下的浓度(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献1：日本特开平7－323211号公报
发明内容
发明所要解决的课题
可是，2015年9月的联合国峰会上采纳了“用于可持续开发的2030议程”，此后，关于今后的能量的有效利用等进行了各种议论及研讨。在这样的状况之下，可预想到在作为加热时的能量消耗比较大量的电力的具备上述以往的电热氧化分解式的气体处理炉的排出气体处理装置中节能化及节约空间化的需求也日益增多。
因而，本发明的主要课题在于提供气体处理炉和使用气体处理炉的排出气体处理装置，其能继续保持具有以往的电热氧化分解式的气体处理炉的优点，而且还能实现小型化，能降低耗电量而实现能量的有效利用。
用于解决课题的方案
为了达成上述的目的，本发明例如像图1所示那样以如下方式构成气体处理炉。
即，气体处理炉由加热器主体12和管状的气体流通路14构成，加热器主体12在内部充填有电热体，气体流通路14贯通该加热器主体12。
本发明例如发挥以下作用。
由于气体处理炉由在内部充填有电热体的加热器主体12和贯通该加热器主体12的管状的气体流通路14构成，所以，若根据在气体流通路14中流动的热处理对象的气体的流量来设定气体流通路14的口径以及其长度，则能将电热体所产生的热彻底地充分提供给在该气体流通路14中流动的气体。另外，由于并没有像以往的气体处理炉那样在炉内设置加热器主体，而是成为在加热器主体12内设有气体流通路14的形式，加热器主体12其自身作为“炉”发挥功能，所以，能显著地使气体处理炉整体的尺寸小型化。
本发明将上述(图1)的气体处理炉作为基础，例如可如图2～3所示那样构成。
即，气体处理炉具备：块状的加热器主体12，该加热器主体12在上下方向延伸，在内部充填有电热体；气体流通路14，该气体流通路14在上下贯通该加热器主体12的内部，在俯视时，多列气体流通路14在前后方向连续设置或者延伸设置并且在左右方向相互平行；以及头管箱16，该头管箱16安装在上述加热器主体12的上端部，经由在其内部形成的连通空间16a而将上述气体流通路14彼此相互连通。
本发明例如发挥以下作用。
上下贯通加热器主体12的内部的气体流通路14在俯视时在前后方向连续设置或者延伸设置，并且以在左右方向相互平行的方式设有多列，因而，能没有浪费地对在这样的多个气体流通路14中流动的处理对象气体分别充分提供电热体所产生的热。尤其是，在气体流通路14由俯视时呈正圆形状的细管形成的场合、形成为俯视时呈细长的狭缝状的场合，其作用更加显著。另外，由于并没有像以往的气体处理炉那样在炉内设置加热器主体，而是成为在加热器主体12内设有气体流通路14的形式，加热器主体12其自身作为“炉”发挥功能，所以，能显著地使气体处理炉整体的尺寸小型化。
在本发明中，优选的是，除了上述的各构成以外，设置用于将堆积在上述气体流通路14内的粉尘去除的粉尘去除机构18。
在该场合，能防止由处理对象的气体所携带的粉尘或因加热处理副生的粉尘闭塞气体流通路14，进行长时间的连续运转。
本发明的第2发明是排出气体处理装置，上述排出气体处理装置使用上述的气体处理炉，其特征在于，具备：上述任一项的气体处理炉；以及预先对向上述气体处理炉导入的处理对象的排出气体E进行液洗的入口洗涤器20和对由上述气体处理炉热分解的排出气体E进行冷却以及液洗的出口洗涤器22中的至少一方。
发明的效果
根据本发明，并不是像以往的电热氧化分解式的气体处理炉那样由加热器等加热机构来加热炉内，而是在加热机构其自身设有用于加热气体的气体流通路的形式，所以，能提供气体处理炉和使用气体处理炉的排出气体处理装置，其能继续保持具有以往的电热氧化分解式的气体处理炉的优点，而且还能实现小型化，能降低耗电量而实现能量的有效利用。
附图说明
图1是示出本发明的气体处理炉的最基本方式(第1实施方式)的概略构成的剖视图。
图2是示出本发明的第2实施方式的使用气体处理炉的排出气体处理装置的概略构成的说明图。
图3是图2中的X－X’线剖切端面图(省略内部结构)。
图4是本发明的其他实施方式(第3实施方式)的气体处理炉的水平方向剖切端面图(省略内部结构)。
图5是本发明的其他实施方式(第4实施方式)的气体处理炉的水平方向剖切端面图(省略内部结构)。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的气体处理炉以及使用气体处理炉的排出气体处理装置的实施方式进行说明。
图1是示出本发明的气体处理炉10的最基本方式(第1实施方式)的概略构成的剖视图。如该图所示那样，本发明的气体处理炉10具备加热器主体12和贯通该加热器主体12的管状的气体流通路14。
加热器主体12例如由不锈钢或哈斯特洛伊(HASTELLOY)(HAYNES公司注册商标)这样的金属等高耐热材料、或者可铸材料等耐火物等构成，通过在以将气体流通路14的外周大体遍及其全长地围绕的方式形成的壳体的内部充填电热体来构成。作为该电热体，例如可列举由镍铬合金线、KANTHAL(SANDVIK AB公司注册商标)线等金属线构成的物品、或者碳化硅(SiC)、二硅化钼(MoSi2)、铬酸镧(LaCrO3)等陶瓷构成的物品等，作为气体处理炉10根据必要的温度(热量)等进行适当选择。
另外，虽未图示，但是，该加热器主体12中的电热体的端部从壳体的长度方向端部侧面等向外部伸出而与电源装置(未图示)连接。
气体流通路14例如由不锈钢或哈斯特洛伊(HAYNES公司注册商标)这样的金属等高耐热材料、或者可铸材料等耐火物构成，是在其内部有热处理对象的气体流通的管状构件。在图1的实施方式中，该气体流通路14的宽度方向截面形状为正圆形状，其口径以及长度根据在气体流通路14中流动的热处理对象的气体的流量来适当设定。例如，在将图1所示的气体处理炉10用于从半导体制造装置排出的排出气体E的除害处理的场合，优选的是，在80mm～150mm的范围内设定气体流通路14的口径，在700mm～800mm的范围内设定长度。
在如以上那样构成的本实施方式的气体处理炉10中，若根据在气体流通路14中流动的热处理对象的气体的种类来选择加热器主体12所使用的电热体，并且，根据热处理对象的气体的流量来设定气体流通路14的口径和长度，则能彻底地对在气体流通路14中流动的气体充分提供电热体所产生的热。
另外，虽未图示，但优选的是如后述那样，在上述气体流通路14设置用于将附着、堆积在内部的粉尘等刮落的粉尘去除机构。
另外，图1的实施方式示出了以排出气体E等热处理对象的气体在水平方向流动的方式配设气体流通路14的场合，但是，气体处理炉10中的热处理对象的气体的流通方向并不限定于此，例如也可以按照该气体在上下方向流动的方式来配设气体流通路14。
接下来，利用图2以及图3对本发明的一个实施方式的排出气体处理装置X进行说明。
图2示出了本发明中的第2实施方式的使用气体处理炉10的排出气体处理装置X的概略构成。该排出气体处理装置X是对由未图示的排出源排出的排出气体E进行除害处理的装置，大致由气体处理炉10、入口洗涤器20以及出口洗涤器22构成。
另外，该排出气体处理装置X并不限定作为处理对象的排出气体E的种类，但是，特别适合对像从半导体制造装置排出的PFCs(全氟碳化合物)、甲硅烷(SiH4)、氯素类气体等那样其排出基准确定的难分解性的排出气体E进行除害处理。因此，以下，关于该排出气体处理装置X，将利用于从半导体制造装置排出的排出气体E的除害处理的方面列入考虑来进行说明。
气体处理炉10是采用电热氧化分解式将从半导体制造加工等排出的排出气体E中的有害的除害对象气体热分解的装置，具有加热器主体12、气体流通路14以及头管箱16。
加热器主体12例如具有将不锈钢或哈斯特洛伊(HAYNES公司注册商标)这样的金属等高耐热材料形成为角筒形状的在上下方向延伸的块状的主体壳体24。虽未图示，但在该主体壳体24的内部布设(充填)有由镍铬合金线、KANTHAL(SANDVIK AB公司注册商标)线等金属线、或者碳化硅(SiC)、二硅化钼(MoSi2)、铬酸镧(LaCrO3)等陶瓷等构成的电热体。另外，该电热体的间隙由陶瓷粉末填埋，实现了主体壳体24内部的热传导的提高。
另外，虽未图示，但电热体的端部从主体壳体24的下表面或者侧面等向外部伸出而与电源装置连接。
并且，在该主体壳体24，设有多根上下贯通其内部的气体流通路14。
气体流通路14与主体壳体24同样地例如由不锈钢或哈斯特洛伊(HAYNES公司注册商标)这样的金属等高耐热材料区划，如图3所示那样，由俯视时呈正圆形状的细管形成。通过这样将气体流通路14在俯视时设为正圆形状，不会使气体处理炉10工作时等的热应力集中在气体流通路14管壁的某个特定部位而能使其分散，所以，能有效地抑制气体流通路14的变形等。
另外，该气体流通路14在前后方向连续设置俯视时呈相同形状的构成，并且，这样连续设置的气体流通路14以在左右方向相互平行的方式设置多列(图示实施方式的场合为4列，但也可以为2列或者3列，还可以为5列以上)。并且，在设有气体流通路14的主体壳体24的上端部安装头管箱16。
头管箱16与主体壳体24等同样地例如由不锈钢或哈斯特洛伊(HAYNES公司注册商标)这样的金属等高耐热材料形成，是下表面开口的矩形的容器体。通过将该头管箱16安装于主体壳体24的上端部，经由形成在头管箱16的内部的连通空间16a而使气体流通路14彼此相互连通。另外，在图2的实施方式的场合，该连通空间16a作为气体处理空间发挥功能。
在图2所示的实施方式的气体处理炉10的场合，气体流通路14设有4列，其中，图的左侧的2列是向连通空间16a输送处理对象的排出气体E的流路，图的右侧的2列是用于将经由连通空间16a的排出气体E从气体处理炉10排出的流路。因而，主体壳体24的底面中的上述的左侧2列的气体流通路14的下端开口成为气体导入口14a，上述的右侧2列的气体流通路14的下端开口成为气体排出口14b。
另外，在上述的气体导入口14a连接有向连通空间16a内输送排出气体E的流入配管系统26的末端(上游端)，该流入配管系统26的下游端与半导体制造装置等的排出气体发生源连接，在气体排出口14b连接有将在气体处理炉10内热分解的已处理的排出气体E向大气中排出的排出配管系统28的后端(下游端)。
另外，在主体壳体24的顶棚面中的左起第2列的气体流通路14与右起第2列的气体流通路14之间，设有用于使被送往连通空间16a的排出气体E的滞留时间增大的隔壁30。
进而，在头管箱16内的各气体流通路14的正上方设有粉尘去除机构18，该粉尘去除机构18由轴18a和安装于该轴18a的末端的刷18b构成，在气体流通路14内进退自如地移动，将附着及堆积在该气体流通路14内的粉尘等刮落。另外，该粉尘去除机构18并不限定于上述的构成，例如也可以是空气喷射方式等那样的构成。
在此，在本实施方式的气体处理炉10中，虽未图示，但例如安装有检测连通空间16a的温度的由热电偶等构成的温度测量机构，并且，由该温度测量机构检测出的温度数据(温度信号)经由信号线向由CPU[Central Processing Unit；中央处理装置]、存储器、输入装置以及显示装置等构成的控制机构提供。另外，该控制机构也与上述的电源装置连接。
另外，该气体处理炉10的表面根据需要而被由隔热材料或耐火材料等构成的外套覆盖。(关于该点，在上述的第1实施方式的气体处理炉10中也同样。)
并且，如以上那样构成的本实施方式的气体处理炉10立设在后述的贮存槽32上。
入口洗涤器20用于将导入气体处理炉10的排出气体E所包含的粉尘或水溶性成分等去除，由直管型的洗涤器主体20a、设置在该洗涤器主体20a内部的顶部附近且将水等药液形成为喷雾状并散布的喷嘴20b、以及用于促进从喷嘴20b散布的药液与排出气体E的气液接触的充填材料20c构成。
该入口洗涤器20设在流入配管系统26的中途，并且立设在贮存水等药液的贮存槽32上。
并且，在喷嘴20b与贮存槽32之间设置循环泵34，将贮存槽32内的贮存药液向喷嘴20b扬起。
出口洗涤器22用于对经过气体处理炉10的热分解后的排出气体E进行冷却，并且将通过热分解而副生的粉尘或水溶性成分等最终从排出气体E去除，由直管型的洗涤器主体22a、设置在该洗涤器主体22a内部的顶部附近并以与排出气体E流通方向相向的方式从上方进行水等药液的喷雾的朝下的喷嘴22b、以及用于促进从喷嘴22b散布的药液与排出气体E的气液接触的充填材料22c。
该出口洗涤器22设在排出配管系统28的中途，并且立设在贮存水等药液的贮存槽32上。
另外，与上述的入口洗涤器20同样，在图示实施方式中，在喷嘴22b与贮存槽32之间设置有循环泵34，将贮存槽32内的贮存药液向喷嘴22b扬起，但也可以向该喷嘴22b供给新水等新药液，而不是贮存槽32内的贮存药液。
并且，在出口洗涤器22的顶部出口附近的排出配管系统28上，连接有将已处理的排出气体E向大气中放出的排气风扇36。
另外，在本实施方式的排出气体处理装置X中的除了气体处理炉10以外的其他部分，为了保护各部分免于排出气体E所包含的或者因该排出气体E的分解而产生的氟酸等腐蚀性成分所导致的腐蚀，施加了由氯乙烯、聚乙烯、不饱和聚酯树脂以及氟素树脂等形成的耐腐蚀性的衬里或涂层。
接下来，当使用如以上那样构成的排出气体处理装置X来进行排出气体E的除害处理时，首先，将排出气体处理装置X的运转开关(未图示)接通而使气体处理炉10的电热体工作，开始气体处理炉10内的加热。
并且，若连通空间16a内的温度处于800℃～1400℃的范围内，且达到与处理对象的排出气体E的种类相应的规定温度，则排气风扇36工作，开始向排出气体处理装置X导入排出气体E。于是，排出气体E依次通过入口洗涤器20、气体处理炉10以及出口洗涤器22，对排出气体E中的除害对象成分进行除害。另外，虽未图示，但通过控制机构来控制向气体处理炉10的电热体供给的电量，以便连通空间16a内的温度保持规定温度。
根据本实施方式的排出气体处理装置X，将气体处理炉10中的加热器主体12的内部上下贯通的气体流通路14由俯视时呈正圆形状的细管形成，因而，能相对于在气体流通路14中流动的处理对象的气体整体没有浪费地提供电热体所产生的热。另外，该气体流通路14在俯视时在左右方向相互平行地形成4列，在入侧以及出侧分别各设置2列，因而，可增加能进行热处理的气体的流量。
另外，根据本实施方式的排出气体处理装置X，由于具备入口洗涤器20以及出口洗涤器22，所以，能对导入至气体处理炉10的排出气体E预先进行液洗来防止流入配管系统26的堵塞等，能更稳定地使气体处理炉10连续运转，并且能使热分解后的已处理的排出气体E的净化度提高。
另外，上述的图2以及图3所示的实施方式能进行如下变更。
即，在上述的第2实施方式的气体处理炉10中，作为气体流通路14，示出了在前后方向连续设置俯视时形成为正圆形状的细管的场合，但是，该气体流通路14也可以例如像图4所示那样形成为俯视时在前后方向延伸设置的细长的狭缝状，并且，将呈狭缝状的相同形状地延伸设置的气体流通路14以在左右方向相互平行的方式设置多列(图4的实施方式的场合为4列)。在将气体流通路14设为该形状的场合，在提及到气体处理炉10工作时等的热应力的分散性能这方面，相比上述的形成为俯视时呈正圆形状的物品虽存在劣势，但另一方面却能经济且有效地制造气体处理炉10。
另外，在上述的第2实施方式的气体处理炉10中，示出了将加热器主体12的主体壳体24形成为角筒形状的场合，但主体壳体24的形状并不限定于此，例如也可以像图5所示那样，与气体流通路14同样地由俯视时呈正圆形状的圆筒体形成该主体壳体24。通过这样构成，主体壳体24自身也能使气体处理炉10工作时等的热应力的分散性能提高。
进而，在上述的实施方式的排出气体处理装置X中，示出了以下构成：气体处理炉10的气体流通路14在俯视时以在左右方向相互平行的方式形成4列，并且，在朝向连通空间16a的入侧以及离开连通空间16a的出侧分别各提供2列。但是，加热器主体12内的气体的流路并不限定于此，例如也可以根据处理对象的气体的性状等，将处理对象的气体直接向头管箱16的连通空间16a内供给，并且，构成为使该气体以一次通过方式在整个气体流通路14通过(流下)。
并且，在上述的实施方式的排出气体处理装置X中，示出了具备入口洗涤器20和出口洗涤器22这两者的场合，但也可以根据所处理的排出气体E的种类而具备它们中的任意一方。另外，示出了将入口洗涤器20以及出口洗涤器22立设在贮存槽32上的场合，但是，也可以将入口洗涤器20以及出口洗涤器22与贮存槽32独立地配设，并且，通过配管将两者连接，将来自各洗涤器20、22的排水送入贮存槽32。
工业实用性
本发明的排出气体处理装置在能可靠地将各种处理对象的排出气体热分解的方面当然处理效率极高，而且安全性也非常优异，能实现小型化，因此，不仅能利用于从上述的半导体制造加工排出的排出气体的热分解处理，还能利用于化工厂中的排出气体的加热处理等从所有工业加工排出的排出气体的分解处理。另外，本发明的气体处理炉不仅能利用于排出气体的热分解处理，还能利用于工业加工中的各种气体的热处理。
附图标记的说明
10：气体处理炉，12：加热器主体，14：气体流通路，16：头管箱，16a：连通空间，18：粉尘去除机构，20：入口洗涤器，22：出口洗涤器，E：排出气体，X：排出气体处理装置。

Claims (6)

1.一种气体处理炉，其特征在于，
上述气体处理炉由加热器主体(12)和管状的气体流通路(14)构成，
上述加热器主体(12)在内部充填有电热体，
上述气体流通路(14)贯通该加热器主体(12)。
2.一种气体处理炉，其特征在于，
上述气体处理炉具备：
块状的加热器主体(12)，该加热器主体(12)在上下方向延伸，在内部充填有电热体；
气体流通路(14)，该气体流通路(14)在上下贯通上述加热器主体(12)的内部，在俯视时，多列上述气体流通路(14)在前后方向连续设置或者延伸设置并且在左右方向相互平行；以及
头管箱(16)，该头管箱(16)安装在上述加热器主体(12)的上端部，经由在其内部形成的连通空间(16a)而将上述气体流通路(14)彼此相互连通。
3.如权利要求1或2所述的气体处理炉，其特征在于，
上述气体流通路(14)由俯视时呈正圆形状的细管形成。
4.如权利要求1或2所述的气体处理炉，其特征在于，
上述气体流通路(14)形成为俯视时细长的狭缝状。
5.如权利要求1～4中任一项所述的气体处理炉，其特征在于，
上述气体处理炉设有粉尘去除机构(18)，该粉尘去除机构(18)用于将堆积在上述气体流通路(14)内的粉尘去除。
6.一种排出气体处理装置，其特征在于，
上述排出气体处理装置具备：
权利要求1～5中任一项所述的气体处理炉；以及
预先对向上述气体处理炉导入的处理对象的排出气体(E)进行液洗的入口洗涤器(20)和对由上述气体处理炉热分解的排出气体(E)进行冷却以及液洗的出口洗涤器(22)中的至少一方。
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