JP2004028546A

JP2004028546A - 燃焼式縦型除害装置

Info

Publication number: JP2004028546A
Application number: JP2002220454A
Authority: JP
Inventors: Yuji Matsuki; 松木　雄二; Takeji Sugita; 杉田　武治; Kazuya Nishida; 西田　和弥; Atsushi Shigemori; 繁森　敦
Original assignee: Iwatani Industrial Gases Corp; Iwatani International Corp
Current assignee: Iwatani Industrial Gases Corp; Iwatani International Corp
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: JP4009501B2

Abstract

【課題】燃焼筒内壁に付着・堆積した酸化粉体を掻き落すだけでなく、スクレイパーに付着・堆積する酸化粉体を振り落とし、除害装置の除害性能を高く維持しつつ、安全かつ長期に亘り除害装置を稼動させる。
【解決手段】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式縦型除害装置において、燃焼筒１の上側にロータリアタチュエータ９を設け、このロータリアクチュエータ９の出力軸１５に円筒状で骨組構造のスクレイパー１０を首振吊持機構１６を介して吊設し、上記ロータリアクチュエータ９を所定の回転速度で回転させることにより、その回転遠心力で上記スクレイパー１０を燃焼筒１の内壁面に接当させる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
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、その除害装置の燃焼筒内に付着・堆積する酸化粉体を除去する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来装置としては、例えば図９に示す燃焼式縦型除害装置がある。この従来装置は、耐熱性金属材料を組み合わせた骨組構造で、３〜４本の縦骨を有する略円筒状ないし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で当該スクレイパー１０を回転しながら昇降し、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が手動操作軸１５ａの下端部に固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記酸化粉体は燃焼筒内に付着・堆積するだけでなく、スクレイパーにも付着堆積する。このスクレイパーによれば、燃焼筒の内壁に付着した酸化粉体を除去できるものの、スクレイパー自体に付着した粉体を振り落とすことはできなかった。従って、スクレイパーに付着した酸化粉体が多くなると、燃焼筒内の実質開口断面積が減るため、処理されるべき排ガスの通過速度が早くなり除害性能が低下する。
【０００４】
また、スクレイパーに付着した酸化粉体が極端に多くなると、スクレイパーの１０の骨組み構造の隙間がその酸化粉体で閉塞される。その結果、燃焼筒１内に臨むガスバーナ７の開口がその酸化粉体で閉塞され、ガスバーナ７の火炎が失火する。あるいは失火しないまでも、火炎センサによる火炎の検出感度が弱くなり失火と判断してしまう虞がある。従ってこの除害装置を安定した状態で稼動させるには、頻繁に燃焼筒の開放清掃を実施し、スクレイパーに付着した粉体を除去する必要があり、そのたびに除害装置を停止しなければならず、メンテナンス周期が短かくなり、除害装置の稼働率が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような点に着目してなされたもので、燃焼筒内壁に付着・堆積した酸化粉体を掻き落すだけでなく、スクレイパーに付着・堆積する酸化粉体を振り落とし、除害装置の除害性能を高く維持しつつ、安全かつ長期に亘り除害装置を稼動させることを目的とする。
【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、以下のように構成される。
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式縦型除害装置において、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に円筒状で骨組構造のスクレイパー１０を首振吊持機構１６を介して吊設し、上記ロータリアクチュエータ９を所定の回転速度で回転させることにより、その回転遠心力で上記スクレイパー１０を燃焼筒１の内壁面に接当させる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に記載した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を往復回転させることにより、上記スクレイパー１０をその反転慣性力で燃焼筒１の内壁面に衝突させるように構成した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又は請求項２に記載した燃焼式除害装置において、上記首振吊持機構１６は、出力軸１５の下端部に固設した平面視略三角形の吊持板１７と、この吊持板１７で吊持されるスクレイパー１０の上端フランジ２０とから成り、上記吊持板１７は、その上面の各コーナ部に上端フランジ２０を支持する吊持ピン１８を備え、上端フランジ２０は、上記吊持板１７が遊嵌する平面視略三角形の嵌入孔２１と、そのフランジ下面で上記嵌入孔２１の各辺近傍に上記吊持ピン１８が嵌着する嵌着凹部２２とを備え、上記吊持板１７と上端フランジ２０とを着脱可能に構成した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から請求項３のいずれか１項に記載した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を回転速度６〜１０ｒａｄ／ｓｅｃで往復回転させるように構成したことを特徴としている。
【００１０】
【発明の作用・効果】
請求項１に記載の発明では、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に円筒状で骨組構造のスクレイパー１０を首振吊持機構１６を介して吊設し、上記スクレイパー１０を所定の速度で回転させることにより、その回転遠心力で当該スクレイパー１０を燃焼筒１の内壁面に接当させることから、燃焼筒１の内壁に付着・堆積した酸化粉体をスクレイパー１０で掻き落すだけでなく、スクレイパー１０が燃焼筒１の内壁に接当することで、当該スクレイパー１０に付着・堆積する酸化粉体を振り落とし、燃焼筒１内壁とガスバーナ７の開口部付近のスクレイパー１０への付着粉体を除去する。これにより、安定したガスバーナの火炎と火炎検出を維持しつつ、燃焼筒内の閉塞を防ぐことによって、半導体製造装置の排ガス除害性能を高く維持することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載した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を往復回転させることにより、上記スクレイパー１０をその反転慣性力で燃焼筒１の内壁面に衝突させるように構成したことから、当該スクレイパー１０は、衝突時の衝撃により、当該スクレイパー１０に付着・堆積する酸化粉体を一層確実に振り落とすことができる。これにより、安定したバーナ火炎と火炎検出を維持し、半導体製造装置の排ガス除害性能を一層高く維持することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、首振吊持機構１６が前記特徴構造を備え、上記吊持板１７を上記スクレイパー１０の上端フランジ２０にあけた嵌入孔２１に着脱自在に挿入し、略６０度相対回転して上記吊持板１７で上端フランジ２０を吊持する。その吊持状態では、上記吊持板１７の上面の各コーナ部の吊持ピン１８がフランジ下面の各辺近傍に凹設された嵌着凹部２２に嵌着する。そして上記スクレイパー１０を所定の回転速度で往復回転させることにより、上記スクレイパー１０がその反転慣性力で大きく揺動し、燃焼筒１の内壁面に衝突する。しかも、上記吊持板１７と上端フランジ２０とをワンタッチで着脱できることから、燃焼筒１内のメンテナンスも容易になる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、ロータリアクチュエータ９を回転速度６〜１０ｒａｄ／ｓｅｃで往復回転させることから、上記スクレイパー１０は比較的高速で往復回転することとなり、その反転慣性力で当該スクレイパー１０は燃焼筒１の内壁面に強く衝突することとなる。これにより、当該スクレイパー１０に付着・堆積する酸化粉体を一層確実に振り落とすことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る燃焼式縦型除害装置の縦断正面図、図２はその除害装置の要部の拡大断面図、図３は図２中のＡ−Ａ線矢視横断平面図、図４はその首振吊持機構の組み付け要領を説明するための斜視図である。
【００１５】
この燃焼式縦型除害装置は、図１に示すように、従来例（図９）と同様の基本構成を備える。即ち、この燃焼式縦型除害装置は、立設した外筒２の上端に燃焼筒１を連通連結し、上記外筒２の下端開口から内筒３を突入して上記外筒２と内筒３との間に断面リング状の外気導入口２ａを開口形成し、上記内筒３に形成した吸気口４に図示しない吸気装置が連通連結されている。
【００１６】
上記燃焼筒１には半導体製造装置（図示せず）から排出される排ガスを導入する複数の排ガス導入口５が開口形成され、上記排ガス導入口５の下方位置に複数のガスバーナ７が同一円周上に略等間隔で付設配置され、半導体及び液晶、太陽電池等の広義の半導体製造装置より排出された排ガスが、上記ガスバーナ７の火炎で燃焼されて除害されるように構成されている。上記排ガスとしては、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が該当する。なお、図１中の符号６は燃焼筒１内のガスバーナ７の火炎を検出する火炎センサーを示す。
【００１７】
以下、本発明の特徴をなす構成について説明する。
上記燃焼筒１のフランジ８の上側には、図２に示すように、複数の支柱１１を介して天板１２が組み付けられ、この天板１２の上にロータリアクチュエータ９が固設される。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、その出力軸１５の下端部には円筒状で骨組構造のスクレイパー１０が首振吊持機構１６を介して吊設されている。上記ロータリアクチュエータ９がスクレイパー１０を所定の回転速度で回転させることにより、その回転遠心力で当該スクレイパー１０を燃焼筒１の内壁面に接当させる。
【００１８】
上記スクレイパー１０の骨組構造は、図３に示すように、その中心軸線Ｚに対して等角度間隔に立設した３本の縦骨１０ａと、これらの縦骨１０ａの上端を固定する上端フランジ２０と、当該縦骨１０ａの下端を連結固定するリング１０ｂと、このリング１０ｂの下側に付設され、下向きテーパ状の下部縦骨１０ｃと、その下部縦骨１０ａの下端を連結固定する下部リング１０ｄとから成り、上記燃焼筒１内に吊設されている。
【００１９】
上記構成は、燃焼筒１の内壁に付着・堆積した酸化粉体を上記スクレイパー１０で掻き落すとともに、当該スクレイパー１０を燃焼筒１の内壁面に接当させることにより、スクレイパー１０に付着・堆積する酸化粉体を振り落とすことを意図したもので、燃焼筒１内壁とガスバーナ７の開口部付近の付着粉体を除去することにより、安定したバーナ火炎と火炎検出を維持しつつ、燃焼筒１内の閉塞を防ぐことによって、半導体製造装置の排ガス除害性能を高く維持することができる。
【００２０】
上記ロータリアクチュエータ９は、出力軸１５を往復回転させるもので、上記スクレイパー１０をその反転慣性力で燃焼筒１の内壁面に衝突させるように構成されている。これは衝突時の衝撃により、当該スクレイパー１０に付着・堆積する酸化粉体を一層確実に振り落とすことを意図したものである。これにより、安定したバーナ火炎と火炎検出を維持し、半導体製造装置の排ガス除害性能を長期に亘り維持することができる。
【００２１】
上記首振吊持機構１６は、上記ロータリアクチュエータ９の出力軸１５の下端部に固設した平面視略三角形の吊持板１７と、この吊持板１７で吊持されるスクレイパー１０の上端フランジ２０とから構成される。そして上記吊持板１７は、その上面の各コーナ部に上端フランジ２０を支持する三つの吊持ピン１８を備え、上端フランジ２０は、上記吊持板１７が遊嵌する平面視略三角形の嵌入孔２１と、そのフランジ下面で上記嵌入孔２１の各辺近傍に上記吊持ピン１８が嵌着する三つの嵌着凹部２２とを備え、上端フランジ２０の嵌入孔２１内に上記吊持板１７を着脱自在に挿入し、略６０度相対回転して上記吊持板１７で上端フランジ２０を吊持するように構成されている。
【００２２】
なお、スクレイパー１０は、以下の手順で組み付けられる。
外筒２と内筒３とを取り外した状態で、図４に示すように、Ａ：燃焼筒１の下部からスクレイパー１０を挿入し、スクレイパー１０の上端フランジ２０にあけた略三角形の嵌入孔２１内に上記出力軸１５の下端部に固設した略三角形の吊持板１７を挿入する。Ｂ：上記スクレイパー１０を略６０度回転する。Ｃ：上端フランジ２０の嵌着凹部２２内に上記吊持板１７の吊持ピン１８を嵌着して上記吊持板１７で上端フランジ２０を吊持する。つまり、上記吊持板１７でスクレイパー１０を吊持するだけのガタのある吊り下げ構造としている。
【００２３】
これは、上記吊持板１７と上端フランジ２０とをワンタッチで着脱できるように意図したものである。これにより、燃焼筒１内のメンテナンスも容易になる。そして上記スクレイパー１０を所定の回転速度で往復回転させることにより、その反転慣性力で三つの吊持ピン１８のうち、二つのピンが支点となって当該スクレイパー１０が遠心方向へ傾斜し燃焼筒１の内壁面に衝突する。上記構成によれば、反転時にスクレイパー１０が脱落する虞はない。
【００２４】
なお、上記ロータリアクチュエータ９は、その作動空気流量のスピードコントローラバルブ１３の開度調節により任意の作動速度に設定可能である。
ちなみに図５から図８は、シランを燃焼処理して発生した酸化粉体がスクレイパーに付着・堆積した状態の燃焼筒内の試験観察写真を示し、図５はスクレイパー１０を回転させない試験前の状態を、図６（ａ）から図６（ｃ）はスクレイパー１０の往復角回転速度を１．６８ｒａｄ／ｓｅｃ乃至３．１１ｒａｄ／ｓｅｃに設定したときの状態を、図７（ａ）から図７（ｃ）はその往復角回転速度を３．９８ｒａｄ／ｓｅｃ乃至６．２８ｒａｄ／ｓｅｃに設定したときの状態を、図８（ａ）から図８（ｃ）はその往復角回転速度を６．９５ｒａｄ／ｓｅｃ乃至９．５７ｒａｄ／ｓｅｃに設定したときの状態を、それぞれ示している。
【００２５】
図５に示すように、試験前はスクレイパー１０の骨組に多量の酸化粉体が付着・堆積している様子がわかる。上記図６乃至図８によれば、角回転速度の高速化に伴って徐々に酸化粉体の除去効果が得られ、特に図７（ｃ）に示す角回転速度６．２８ｒａｄ／ｓｅｃから図８（ｃ）に示す９．５７ｒａｄ／ｓｅｃにいたって酸化粉体の除去効果が明確に判明する。
【００２６】
ここで、角回転速度約６〜１０ｒａｄ／ｓｅｃの範囲において衝撃音が高くなることから、この往復回転においてスクレイパー１０の著しい揺動が始まり、燃焼筒１内で衝突、摩擦振動が発生することによって、粉体を振り落とし除去できるようになったと判断する。つまり、出力軸１５を６〜１０ｒａｄ／ｓｅｃで往復回転させることにより、上記スクレイパー１０は比較的高速で往復回転し、その反転慣性力で当該スクレイパー１０は燃焼筒１の内壁面に強く衝突することとなる。これにより、当該スクレイパー１０に付着・堆積する酸化粉体を一層確実に振り落とすことができる。
【００２７】
即ち、燃焼筒１内に挿入したスクレイパー１０に付着した酸化粉体をも除去できることにより、長期にわたり燃焼筒内を開放清掃する必要がなく、また、開放清掃時も内部に付着・堆積した粉体が少ないので、清掃作業を簡易に済ませることができる。これにより、燃焼式除害装置の停止を最小限に抑え、メンテナンス周期を長くして除害装置の稼働効率を高めることができる。
【００２８】
上記スクレイパー１０による酸化粉体の除去動作は、排ガスの燃焼処理中に行われ、当該除害装置の稼動状態にもよるが、間欠的に１時間に数回乃至一日に数回程度の除去動作が実行され、通常は１回の除去動作につき２〜１０往復回転させるように設定している。
【００２９】
なお、スクレイパー１０の骨組構造は上記の実施形態に限らず、その回転により燃焼筒１の内面に付着する酸化粉体を掻き落す複数の縦骨を備え、スクレイパーの停止状態で、それらの縦骨間のスペースがガスバーナ７の開口を塞がないものであれば良い。また、首振吊持機構１６も上記の実施形態に限らず、例えば、回転軸１５の下端に鈎状の吊持具を固定し、スクレイパー１０の上端フランジに鈎状の被吊持具を固定し、両者をリンク状に連結したもの等、多様な変形例が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施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】その除害装置の要部の拡大断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線矢視横断平面図である。
【図４】スクレイパーの首振吊持機構の組み付け要領を説明するための斜視図である。
【図５】スクレイパーを回転させない試験前の燃焼筒内における酸化粉体の付着・堆積状態を示す試験観察写真である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｃ）はスクレイパーの往復回転速度を１．６８ｒａｄ／ｓｅｃ乃至３．１１ｒａｄ／ｓｅｃに設定したときの燃焼筒内における酸化粉体の付着・堆積状態を示す試験観察写真である。
【図７】図７（ａ）から図７（ｃ）はその往復回転速度を３．９８ｒａｄ／ｓｅｃ乃至６．２８ｒａｄ／ｓｅｃに設定したときの燃焼筒内における酸化粉体の付着・堆積状態を示す試験観察写真である。
【図８】図８（ａ）から図８（ｃ）はその往復回転速度を６．９５ｒａｄ／ｓｅｃ乃至９．５７ｒａｄ／ｓｅｃに設定したときの燃焼筒内における酸化粉体の付着・堆積状態を示す試験観察写真である。
【図９】従来例の図１相当図である。
【図１０】従来例の図２相当図である。
【符号の説明】
１…燃焼筒、２…外筒、３…内筒、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、１５…出力軸、１６…首振吊持機構、１７…吊持板、１８…吊持ピン、２０…上端フランジ、２１…嵌入孔、２２…嵌着凹部。

Claims

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式縦型除害装置において、
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）に円筒状で骨組構造のスクレイパー（１０）を首振吊持機構（１６）を介して吊設し、上記ロータリアクチュエータ（９）を所定の回転速度で回転させることにより、その回転遠心力で上記スクレイパー（１０）を燃焼筒（１）の内壁面に接当させることを特徴とする燃焼式縦型除害装置。
請求項１に記載した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）を往復回転させることにより、上記スクレイパー（１０）をその反転慣性力で燃焼筒（１）の内壁面に衝突させるように構成した、ことを特徴とする燃焼式縦型除害装置。
請求項１又は請求項２に記載した燃焼式除害装置において、
上記首振吊持機構（１６）は、出力軸（１５）の下端部に固設した平面視略三角形の吊持板（１７）と、この吊持板（１７）で吊持されるスクレイパー（１０）の上端フランジ（２０）とから成り、
上記吊持板（１７）は、その上面の各コーナ部に上端フランジ（２０）を支持する吊持ピン（１８）を備え、
上端フランジ（２０）は、上記吊持板（１７）が遊嵌する平面視略三角形の嵌入孔（２１）と、そのフランジ下面で上記嵌入孔（２１）の各辺近傍に上記ピン（１８）が嵌着する嵌着凹部（２２）とを備え、
上記吊持板（１７）と上端フランジ（２０）とを着脱可能に構成した、ことを特徴とする燃焼式縦型除害装置。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載した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）を回転速度６〜１０ｒａｄ／ｓｅｃで往復回転させるように構成した、ことを特徴とする燃焼式縦型除害装置。