CN1279582C - 水分发生用反应炉 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种安全的减压型水分发生供给装置，该装置减压供给(例如数托)水分气体，较高地保持水分发生用反应炉的内压，这样，可防止氢的自燃，本发明的另一目的是提供一种水分发生用反应炉，是通过对水分发生用反应炉高效率地进行冷却，便可在不增大反应炉尺寸的情况下使水分发生量大幅度增加的水分发生用反应炉。因此，本发明的减压型水分发生供给装置的特征在于：由水分发生用反应炉和减压机构构成，其中水分发生用反应炉是由氢和氧通过催化剂反应而发生水分气体；减压机构设在该水分发生用反应炉的下流侧，水分气体通过该减压机构减压后供给下流侧，与此同时较高地保持反应炉内的内压。本发明的散热式水分发生用反应炉由将入口侧炉主体部件和出口侧炉主体部件组合起来而形成有内部空间的反应炉主体、和贴紧在上述各炉子主体部件的外壁面上的散热片底板、及立设在该散热片底板上的多个散热用散热片构成，利用上述散热用散热片对发生的热量进行强制性辐射，使反应炉的温度降低。并且，对散热用散热片进行氧化铝膜加工，使热辐射率大幅度提高，而使散热效率进一步提高。

Description

水分发生用反应炉
技术领域
本发明涉及主要在半导体制造装置上使用的水分发生供给装置及在该装置上使用的水分发生用反应炉。更详细地说，涉及通过将水分气体在减压状态下供给下流侧、以提高水分发生用反应炉内的内压，可防止水分发生用反应炉内的氢自燃的减压型水分发生供给装置，和用散热用的散热片对水分生成反应产生的反应热进行强制散热，可在安全温度区域内增加水分生成量的散热式水分发生用反应炉。
背景技术
例如，在半导体制造中用水分氧化法形成硅的氧化膜时，往往在标准状态下需要1000cc/min以上的超高纯度水。为此，本专利申请人以前开发了图5和图6所示构造的水分发生用反应炉，该发明已经公开。
即图5所示的反应炉主体1是将具有原料气体供给用接头9的入口侧炉主体部件2和具有水分气体取出用接头12的耐热性出口侧炉主体部件3相向地组合而成的。在该反应炉主体1的内部，入口侧反射体8和出口侧反射体11分别与上述原料气体供给通路7和水分气体出口通路10相对向进行配置，并用螺栓5固定。
在出口侧炉主体部件3的内壁面上形成镀铂催化剂层13。在入口侧炉主体部件2的内壁面和各反射体8、11的外壁面上形成由后述的TiN等氮化物构成的隔离薄膜13a。
上述镀铂催化剂层13，是在出口侧炉主体部件3的内壁面上所形成的由TiN等氮化物构成的隔离薄膜13a的上面用蒸镀方法或离子镀方法等镀上铂薄膜13b而形成的。
另外，上述图6所示的反应炉主体1，在反应炉主体1的内部没有比较厚的一片反射体22，并且在出口侧炉主体部件3的内周面上形成由隔离薄膜13a和铂薄膜13b构成的镀铂催化剂层13。
在入口侧炉主体部件2的外表面和反射体22的外表面上，与图5的情况一样只设有隔离薄膜13a，不形成铂薄膜13b。这是为了防止因入口侧炉主体部件2和反射体22的表面起催化剂作用，使O2与H2发生反应而引起局部温度上升。
参照图5，通过原料气体供给通路7向反应炉主体1的内部供给的原料气体、即氢气和氧气由于入口侧反射体8和出口侧反射体11的存在而在内部空间6内扩散，与镀铂催化剂层13相接触。与镀铂催化剂层13接触的氧气和氢气因铂的催化剂作用而使反应性提高，成为所谓基因化状态。基因化的氢气和氧气在比氢气混合气体的着火温度低的温度下瞬间发生反应，不进行高温燃烧而生成水分。该水分气体通过水分气体出口通路10供给下流侧。
同样，在图6所示的反应炉主体1中，通过原料气体供给通路7向反应炉主体1的内部供给的原料气体、即氢气和氧气与反射体22碰撞而在内部空间6内扩散。扩散的原料气体、即氢气和氧气与镀铂催化剂层13接触而成为基因化状态，与上述一样不进行高温燃烧而瞬间发生反应，生成水分。
上述图5和图6等所示构造的反应炉主体1，其水分发生装置的体积大大减小，而且在更高的反应性和应答性的条件下，可以在标准状态下得到超过1000cc/min量的高纯度水或高纯度水与氧的混合气体，这是在半导体制造技术领域中特别引人注目的装置。
这些水分发生用的反应炉主体1的特征是：氢气和氧气在炉内不发生自燃的温度范围(例如400℃)内使用，只通过催化剂反应产生水分，这样，安全地生成、供给高纯度水分。
本发明者们为了提高利用上述催化剂反应发生水分时的催化剂反应效率，过去进行了许多开发，为了减少水分气体中的残留氢，对反应炉的构造进行了改进，提高了氢和氧的反应率。开发的技术如下：使供给的氢流量逐渐增加，使氢和氧的反应效率提高，使残留氢量减少，或者使开始供氢的时间比开始供氧的时间晚一些，同时使供氢的结束时间比供氧的结束时间早一些，以提高氢的反应效率。
结果，上述图5和图6所示结构的反应炉主体1具有这样的特征，即在高的催化剂反应效率下可以生成、供给残留氢量几乎接近于零的高纯度的水分。
发明拟解决的课题
但是，在半导体制造作业线上，在减压下(例如数托)供给并处理水分的工序很多。在这种情况下，将从原料气体供给通路7减压后的氢和氧供给反应炉主体1时，氢的着火温度降低，氢可能在反应炉内产生自燃现象。
图7是在半径7.4cm的球形容器中体积比为2∶1的H2-O2混合气体的着火界限曲线。该曲线取自化学便览基础篇修改第3版(日本化学会编、丸善)II-406，纵座标表示混合气体的全压，横座标表示着火温度。
反应炉的内部温度设定为400℃时，可以认为氢和氧的混合气体之全压减压到数托。根据图7，与压力数托相对应的着火温度约400℃。因此，在该条件下着火温度接近于设定温度，故在反应炉内氢自燃。若将设定温度设定得更高，则确实会着火。
因此，随着氢和氧的混合气体的全压降低，氢的着火温度急剧地降低。在全压高时，即使温度设计为氢不着火的水平，当全压降低时，会出现突然着火的现象。一旦在反应炉内着火，其火焰通过原料气体供给通路7a向上流侧倒流，在氢和氧的气体混合部产生燃烧，这样，会熔损、破坏配管，有使外部产生火灾的危险。
另外，该水分发生用反应炉有下述缺点，即由水分生成反应是发热反应，故所产生的反应热会过度地加热整个反应炉主体1和所产生的水蒸汽。例如，水蒸汽的产生量为1000cc/分时，由于自身发热，水蒸汽温度达400～450℃。如果使水分发生量进一步增加，则水蒸汽温度超过450℃，接近氢气和氧气的着火温度560℃，处于极危险的状态。
为了避免这种危险，迄今为止在这种水分发生用反应炉上必须将水分发生量的上限控制在换算为标准状态时为1000cc/分。作为增加水分发生量的对策，虽然也可增大反应炉主体1，但增大尺寸不仅使成本提高，而且使水分发生装置大型化，或失去易使用性。
本发明是要解决上述的现有水分发生用反应炉的问题，这些问题是：①降低氢和氧的混合气体的全压时，着火的危险性高，②增加水分发生量时，反应炉主体的温度上升，着火的危险性大，故不能增加单位容积的水分发生量。
本发明的主要目的之一是提供一种安全的减压型水分发生供给装置，该装置在如上所述的氢和氧的混合气体的全压降低的情况下可完全避免着火的危险性，由于实现减压供给水分气体，较高地保持水分发生用反应炉的内压，完全可防止氢的自燃。
本发明的另一主要目的是提供一种散热式水分发生用反应炉，该散热式水分发生用反应炉促进水分发生用反应炉的外壁面的散热，在如上所述的使水分发生量增加的情况下完全可避免着火的危险性，虽然是小型的，但可以发生大量水分。
发明内容
(减压型水分发生供给装置)
如上所述，本发明的减压型水分发生供给装置应解决的课题有两个，第1，可以以低压将高纯度的水分气体供给下流侧，第2，较高地保持水分发生用反应炉的内压，较高地保持氢的着火温度。这样，使进行水分生成用的水分发生用反应炉的实际设定温度与着火温度之差增大而防止着火。
本发明者们为了解决上述课题，进行潜心研究的结果，构想了同时解决两个课题的方法。即，将节流孔或阀门等减压机构配置在水分发生用反应炉的下流位置上，则可以在水分发生用反应炉上以高压状态生成水分气体，该水分气体用减压机构节流后以低压状态供给下流侧。
例如，假设水分发生用反应炉的设定温度为350℃。若将氢和氧的混合气体的全压调整到100～1000托后供给水分发生用反应炉，则根据图7可知，其着火温度为540～580℃。这样，着火温度与设定温度之差达190～230℃，氢不可能自燃。较大地保持该温度差，可防止氢着火，实现水分气体的安全供给。
(散热式水分发生用反应炉)
本发明者们为了防止水分发生用反应炉的过度的自身加热，进行潜心研究的结果，将多个散热用散热片立设在水分发生用反应炉的外壁面上，成功地抑制了过度的温度上升。
结果是，在不扩大水分发生用反应炉的尺寸的情况下，可使水分发生量从1000cc/分增加到2000cc/分。另外，确认了对散热用散热片的表面进行氧化铝膜加工，可以成功地使散热用散热片的热辐射率提高，水分发生量可增加到2500cc/分。
即，本发明1的一种散热式水分发生用反应炉，其特征在于：该散热式水分发生用反应炉包括下述部分：将入口侧炉主体部件和出口侧炉主体部件组合起来而形成有内部空间的反应炉主体；穿设在入口侧炉主体部件上，将原料气体导入内部空间的原料气体供给通路；与该原料气体供给通路连接的原料气体供给用接头；穿设在出口侧炉主体部件上，从内部空间导出生成水的水分气体出口通路；与该水分气体出口通路连接的水分气体取出用接头；与气体供给通路相向地配设在该反应炉主体的内部空间内的入口侧反射体；与水分气体出口通路相向地配设在上述内部空间内的出口侧反射体；形成于上述出口侧炉主体部件内壁面上的镀铂催化剂层；贴紧在上述入口侧炉主体部件外壁面上的散热片底板；立设在该散热片底板上的多个散热用散热片；贴紧在上述出口侧炉主体部件外壁面上的加热器；贴紧在上述加热器外壁面上的加热器压板；贴紧在上述加热器压板上的散热片底板；立设在该散热片底板上的多个散热用散热片，在400℃以下的温度下，用于由氢和氧通过催化剂反应而发生水分气体。
本发明2的一种散热式水分发生用反应炉，其特征在于：该散热式水分发生用反应炉包括下述部分：将入口侧炉主体部件和出口侧炉主体部件组合起来而形成有内部空间的反应炉主体；穿设在入口侧炉主体部件上，将原料气体导入内部空间的原料气体供给通路；与该原料气体供给通路连接的原料气体供给用接头；穿设在出口侧炉主体部件上，从内部空间导出生成水的水分气体出口通路；与该水分气体出口通路连接的水分气体取出用接头；配置在该反应炉主体的内部空间内的反射体；形成于上述出口侧炉主体部件内壁面上镀铂催化剂层；贴紧在上述入口侧炉主体部件外壁面上的散热片底板；立设在该散热片底板上的多个散热用散热片；贴紧在上述出口侧炉主体部件外壁面上的加热器；贴紧在上述加热器外壁面上的加热器压板；贴紧在上述加热器压板上的散热片底板；立设在该散热片底板上的多个散热用散热片，在400℃以下的温度下，用于由氢和氧通过催化剂反应而发生水分气体。
本发明3的散热式水分发生用反应炉，上述散热用散热片配置成以原料气体供给用接头或水分气体取出用接头为中心，大致成中心对称或轴对称形式。
本发明4所述的散热式水分发生用反应炉，对上述散热用散热片的表面进行氧化铝膜加工，使热辐射率提高。
附图说明
图1是本发明减压型水分发生供给装置的实施形式的构造图。
图2是表示水分发生用反应炉压力与N2气体流量的关系之图。
图3是表示水分发生用反应炉压力与H2-O2混合气体流量的关系之图。
图4是表示图3中的O2流量变化时未反应H2气体浓度之图。
图5是表示水分发生用反应炉的一例的剖面图。
图6是表示水分发生用反应炉的另一例的剖面图。
图7是体积比为2∶1的H2-O2混合气体的着火界限曲线。
图8是本发明水分发生用反应炉的反应炉主体的纵向剖面图。
图9是本发明散热体的俯视图。
图10是图2的I-I线剖面图。
图11是将散热体固定在入口侧炉主体部件上的侧视图。
图12是出口侧炉主体部件的端面图。
符号的说明
BA为加热区域，C为工艺室，F为过滤器，M为质量分析器，MFC1～MFC3为质量流量控制器，P1，P2为压力检测器，R为记录器，RM为减压机构，RP为真空泵，S1、S2为氢传感器，SV为取样阀门，V1～V11为阀门，WVG为水分发生用反应炉。1为反应炉本体，2为入口侧炉主体部件，2a为凹部，3为出口侧炉主体部件，3a为凹部，4为焊接部，5为安装用螺栓，6为内部空间，7为原料气体供给通路，8为入口侧反射体，9为原料气体供给用接头，10为水分气体出口通路，11为出口侧反射体，12为水分气体取出用接头，13为镀铂催化剂层，13a为隔离薄膜，13b为铂薄膜，14为散热体，15为加热器，16为加热器压板，17为散热片底板，18为散热用散热片，19为接头用透孔，20为切口部，21为螺栓安装孔，22为反射体，P1～P5为温度分布测定用热电偶，P为调温用热电偶。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的各实施形式进行说明。
(减压型水分发生供给装置的实施形式)
图1是减压型水分发生供给装置的实施形式的构造图。H2、O2、N2三种气体由阀门V1、V4、V7进行有选择地流入，用质量流量控制器MFC1、MFC2，MFC3进行流量控制，并通过阀门V3、V6、V9供给水分发生用反应炉WVG。阀门V2、V5、V8是排气用阀门。
水分发生用反应炉WVG示于上述图5、图6或后述的图8等，故省略其说明。在反应炉WVG中生成的水分气体的压力用压力计P1进行计测，用记录器R进行记录。该水分气体用减压机构RM(图1中节流孔)节流、减压后，用氢传感器S1、S2计测残留氢，并且通过过滤器F后送入工艺室C。残留氢量也记录在记录器R中。
另外，斜线所示的区域BA在140℃温度下进行加热，防止在管子内表面上吸附气体。
从过滤器F送出的水分气体通过取样阀门SV后用质量分析器M进行成分分析。工艺室C例如是半导体制造装置，通过阀门V10用真空泵RP抽真空，其内压用压力计P2进行计测。无用的气体通过阀门V11排出。
进入质量流量控制器MFC1～MFC3的原料气体的气压为2(kg/cm2G)，但进行流量调节的结果，这些流量中N2为1SLM，H2为0.2～1SLM，O2为0.5～1SLM。工艺室C的内压用真空泵RP调整到1托。作为减压机构RM使用的节流孔的直径为0.6mm，水分发生用反应炉WVG的内部温度设定为350℃。
图2表示水分发生用反应炉压力与N2流量的关系。使真空泵RP停止工作，打开阀门V11，便将工艺室C设定为大气压。在这种状态下，只用N2净化图1的装置。由图2可知，使N2流量在1000～5000sccm范围内增加时，反应炉压力在约900～1900托的范围内呈直线地增加。
由于配置了作为减压机构的节流孔，因此使N2的流量增加时，因节流孔限制N2向下流侧流通，N2滞留在反应炉内，故反应炉压力增加。用N2使压力增加，当然也可用其它混合气体使压力增加。
图3表示水分发生用反应炉压力与H2～O2混合气体流量的关系。在图1中，使真空泵RP动作，将工艺室C的压力设定为1托。将H2流量固定为1000sccm，使O2流量增加到600～1500sccm。
与1000sccmH2反应的O2的化学计算的流量为500sccm，生成的水分气体流量的理论值为1000sccm。但是，在实际反应时与理论值不同，H2少量残留的结果，水分气体比1000sccm稍少些。另外，流量增加时，使无不良作用的O2流量增加，以使H2-O2混合气体的全压增加。
由图3可清楚地知道，使O2流量在600～1500sccm范围内增加时，反应炉压力约在400～740托的范围内呈直线地增加。由图6可知，若在该压力范围内，反应炉内的H2的着火温度约为560℃，着火温度与炉内设定温度350℃相比，超过约210℃。因此，在反应炉内不会引起氢的着火。
图4表示图3中的O2流量变化时的未反应H2浓度。即使如图3那样在富氧条件下进行反应，未反应H2多，也是微量的，约为0.08％，而且通过本发明的减压机构，反应炉内可以保持在高压状态。结果，由于着火温度上升，可强有力地防止氢的着火，安全地生成水分。
图1中使用节流孔作为减压机构RM，但也可以使用阀门。由于用阀门，开口部是可变的，可以调节流量，可自由调节水分发生用反应炉内的压力。另外，作为减压机构RM，具有节流机构而可调整压力的装置、或产生压力损失的装置都可以使用，喷嘴、汾丘里管、毛细管、过滤器等众所周知的装置都可以利用。
本发明不局限于上述实施例，在不脱离本发明的技术思想范围内的各种变化例子、设计变更等，都包括在该技术范围内。
(散热式水分发生用反应炉的实施形式)
图8是本发明水分发生用反应炉的反应炉主体的纵向剖面图，与上述图5相同的部分用同样的符号表示，对其构造进行简单说明。
该反应炉主体1由以下部件构成：入口侧炉主体部件2，凹部2a，出口侧炉主体部件3，凹部3a，焊接部4，安装用螺栓5，内部空间6，原料气体供给通路7，入口侧反射板8，原料气体供给用接头9，水分气体出口通路10，出口侧反射体11，水分气体取出用接头12，镀铂催化剂层13，隔离薄膜13a，铂薄膜13b，散热体14，加热器15及加热器压板16。
图9是散热体14的俯视图，图10是图9的I-I线剖面图。散热体14是在散热片底板17的表面上呈纵列状地设置多个散热用散热片18而构成的。在散热片底板的中央穿设有接头用透孔19，该接头用透孔19朝向一边处设有切口部20。另外，在散热片底板17的四个角部穿设有向炉主体部件2、3上安装的螺栓安装孔21。
散热片底板17和散热用散热片18的形状设成以接头用透孔19为中心、大致呈中心对称的形状。
由于设有图2的切口部20而不具备完全的中心对称性，但利用这种大致的中心对称性，散热体14亦可发挥散热特性的中心对称性。
根据该中心对称性，离中心等距离的直径上的2点的温度可设计成大致相同。如果入口侧炉主体部件2和出口侧炉主体部件3的散热特性设成中心对称，则空间部6内的温度分布也可实现中心对称，使水分生成反应中心对称地均匀，可防止反应炉主体1内产生局部高温的现象。即，可以防止氢气和氧气局部着火，提高水分发生用反应炉的安全性，延长使用寿命。
图11是将散热体14固定在入口侧炉主体部件2上的侧视图，图8与图11的II-II线剖面图相对应。
为将散热体14固定在入口侧炉主体部件2上，将原料气体供给用接头9插入接头用透孔19内，使散热片底板17贴紧在入口侧炉主体部件2的外壁面上，然后通过螺栓安装孔21用未图示的螺栓拧紧。
为将散热体14固定在出口侧炉主体部件3上，通过加热器15和加热器压板16、将水分气体取出用接头12插入接头用透孔19内。然后，将散热片底板17贴紧在加热器压板16上，通过螺栓安装孔21用螺栓拧紧。
本发明者们为了提高散热体14的热辐射率，进行了种种研究，结果发现，对散热用散热片18进行氧化铝膜加工，便可使热辐射率提高。
一般，将在铝或铝合金的表面上形成氧化物薄膜的加工方法称为氧化铝膜加工，近年来也可以进行着色氧化铝膜加工。但是，这些一般的氧化铝膜加工是用于提高材料的耐蚀性和耐磨性，提高热辐射率的效果是本发明者们发现的。
氧化铝膜加工面积越大，越可改善散热体14的散热特性，故最好不仅散热用散热片18的表面、而且散热片底板17的表面也进行氧化铝膜加工。
本发明者们为了观察带有氧化铝膜的散热用散热片和无氧化铝膜的散热用散热片的散热效果，加上无散热用散热片，对3种水分发生用反应炉进行了动作试验。
图12是出口侧炉主体部件3的端面图，在出口侧主体上从中心开始按1cm的间隔打孔，在离内壁面1mm的位置上配置5根测温用热电偶P1-P5，测定下流侧的空间部6的半径方向上的温度分布。另外，在离周边3cm的位置上配置调温用热电偶P，该热电偶用于测定下流侧温度，根据加热器15的调温设定温度，便可知道温度的偏差程度。另外，在与该热电偶P相向的入口侧炉主体部件2的位置上也对上流侧的温度进行测定。
水分发生条件设定为H2/O2＝10/6，在富氧条件下生成水分。这是由于在富氧条件下，水分生成率提高，可将未反应原料气体控制得较少的缘故。测定结果示于表1。未列出热电偶P1的测定温度。
【表1】
                            表1  水分发生用反应炉的温度测定结果
反应炉   气体(SLM)   上流侧温度P(℃)   下流侧温度P(℃)   温调设定(℃)   离下流中心5cmP5(℃)   离下流中心4cmP4(℃)   离下流中心3cmP2(℃)   离下流中心2cmP2(℃)
无散热用散热片   N2 1   238   302   300   277   283   290   295
  H2O 1   315   376   -   380   384   377   371
  H2O 1.5   390   471   -   478   484   474   466
带有上下散热用散热片(无氧化铝膜)   N2 1   198   302   300   274   282   290   295
  H2O 2   287   406   -   427   436   418   403
  H2O 2.5   327   467   -   491   502   481   464
 带有上下散热用散热片(氧化铝膜20μm)硬质氧化铝膜   N2 1   210   351   350   314   326   336   343
  N2 1   184   302   300   270   280   289   295
  H2O 2   234   356   -   379   389   369   353
  H2O 2.5   265   411   -   435   448   426   407
  H2O 3   295   466   -   493   509   482   461
由表1可知，下流侧温度与调温设定的温度基本一致，故用加热器15进行的调温设定有效地发挥作用。进行该调温设定是为了将生成的水分作为水蒸汽送入后续装置，作为一个例子，设定为300℃。另外上流侧温度比下流侧温度低，这表示在上流侧、即入口侧的空间部6内几乎不发生水分生成反应。
在出口侧的内部空间6内，利用铂催化剂而进行水分生成反应，故内部空间6的温度沿上下分布。离中心4cm位置上的热电偶P4在P2～P5中显示出最高温，这意味着在该位置上水分发生或热容易集中。这是由于水分发生量越大，在该位置上的自身发热越大的缘故。这里，水分发生量的单位用SLM，即标准状态下的升/分。
假设水分发生用反应炉安全运转的上限温度为450℃，则可以将热电偶P4为450℃以下的水分发生量确定为安全运转区域的水分发生量。
因此，无散热片时1SLM为水分发生量的上限，带有无氧化铝膜的散热片时2SLM为水分发生量的上限，带有具有硬质氧化铝膜的散热片时2.5SLM为水分发生量的上限。换句话说，与无散热片时相比，只带有散热片时水分发生量可增加到2倍，带有具有氧化铝膜的散热片时水分发生量可增加到2.5倍。
上述氧化铝膜是厚度为20μm的硬质氧化铝膜的场合，但在厚度为20μm的着色氧化铝膜(黑色)的场合或厚度为5～50μm的硬质氧化铝膜的场合下，热电偶P2～P5的指示温度差也在数℃范围内是一致的。
表2是表示假设水分发生量为2.5SLM、改变氧化铝膜的厚度和氧化铝膜的种类的情况下水分发生反应炉的测温结果。
【表2】
                         表2  水分发生用反应炉的测温结果(2)
氧化铝膜的厚度、种类   气体(SLM)   离下流中心5cmP5(℃)   离下流中心4cmP4(℃)   离下流中心3cmP2(℃)   离下流中心2cmP2(℃)
  硬质氧化铝膜   5μm   H2O 2.5   439   453   429   412
  硬质氧化铝膜   10μm   H2O 2.5   437   451   428   410
  硬质氧化铝膜   15μm   H2O 2.5   436   451   427   409
  硬质氧化铝膜   50μm   H2O 2.5   435   448   425   406
  着色氧化铝膜(黑)   20μm   H2O 2.5   433   445   424   405
总结以上情况，带有散热用散热片，可获得散热效果，可实现温度分布的低温化。相反，可使水分发生量增加到约2倍。
另外，对散热用散热片进行氧化铝膜处理，可提高热辐射率，与无氧化铝膜时相比，可降低约50℃。水分发生量约可增加到2.5倍，与氧化铝膜的种类和厚度的关系不大。
表1的结果是配置成附图所示的中心对称的散热用散热片的情况，但配置成大致呈轴对称的散热用散热片也可获得同样的效果。这里，所谓轴对称系指例如同心圆状地配置散热用散热片的情况。轴对称配置时上述的温度分布也具有轴对称性，可使水分生成的内部空间6内的温度分布的均匀性提高。
本发明不限定于上述实施例和实施形式，在不脱离本发明技术思想范围内的各种变形例子、设计变更等，均包含在其技术范围内。
发明的效果
根据本发明的一个实施例，利用设在水分发生用反应炉的下流侧的减压机构，可将水分气体减压后供给下流侧，并且可将反应炉的内压保持得较高，故可确实地防止氢的着火，可以安全地实现稳定的水分供给。
根据本发明的另一个实施例，采用节流孔这一简单的减压机构，可实现减压和防止着火，另外，采用阀门作为减压机构的情况下，仅通过开闭动作便可对减压和防止着火的程度可变地进行调整。
根据本发明的另一个实施例，利用镀铂催化剂层可以高效率地实现氢和氧的水分发生反应，可使水分气体中含有的未反应氢量极少，可以与减压机构一起进一步提高安全性。
根据本发明的另一个实施例，通过散热用散热片辐射水分生成热，可降低反应炉主体内的温度，并且可以增加水分生成量。
根据本发明的另一个实施例，利用加热器使反应炉主体内部保持在适当温度，这样，可以将生成的水分作为稳定的水蒸汽流，导出并供给后续装置。
根据本发明的另一个实施例，将散热用散热片配置成大致呈中心对称或大致呈轴对称形式，故可以使反应炉内的温度分布呈中心对称或轴对称，可防止产生局部高温现象，可以在反应炉主体内稳定且顺利地进行水分生成。
根据本发明的另一个实施例，对散热用散热片的表面进行氧化铝膜加工，使热辐射率提高，因此，可进一步降低反应炉主体内部的温度，从而可进一步增加水分生成量。

Claims (4)

1.一种散热式水分发生用反应炉，其特征在于：该散热式水分发生用反应炉包括下述部分：将入口侧炉主体部件和出口侧炉主体部件组合起来而形成有内部空间的反应炉主体；穿设在入口侧炉主体部件上，将原料气体导入内部空间的原料气体供给通路；与该原料气体供给通路连接的原料气体供给用接头；穿设在出口侧炉主体部件上，从内部空间导出生成水的水分气体出口通路；与该水分气体出口通路连接的水分气体取出用接头；配置在该反应炉主体的内部空间内的反射体；形成于上述出口侧炉主体部件内壁面上镀铂催化剂层；贴紧在上述入口侧炉主体部件外壁面上的散热片底板；立设在该散热片底板上的多个散热用散热片；贴紧在上述出口侧炉主体部件外壁面上的加热器；贴紧在上述加热器外壁面上的加热器压板；贴紧在上述加热器压板上的散热片底板；立设在该散热片底板上的多个散热用散热片，在400℃以下的温度下，用于由氢和氧通过催化剂反应而发生水分气体。
2.根据权利要求1所述的散热式水分发生用反应炉，其特征在于，所述反射体包括与气体供给通路相向地配设在该反应炉主体的内部空间内的入口侧反射体，和与水分气体出口通路相向地配设在上述内部空间内的出口侧反射体。
3.根据权利要求1所述的散热式水分发生用反应炉，上述散热用散热片配置成以原料气体供给用接头或水分气体取出用接头为中心，大致成中心对称或轴对称形式。
4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的散热式水分发生用反应炉，对上述散热用散热片的表面进行氧化铝膜加工，使热辐射率提高。
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