JP2021046982A - ガス処理装置及びスクレイパ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクレイパを回転させるシャフトにアクチュエータで回転駆動する可撓性シャフトを用いた場合でも、排ガスの無害化処理を阻害しないようにする。【解決手段】シャフト本体２２ａの一端にはスクレイパ２１が固設され、シャフト本体２２ａの一端付近はベアリング部２２ｃに回転可能に保持されている。シャフト本体２２ａの他端は、可撓性シャフト２２を撓ませることにより排ガス導入管の間を通され、排ガス導入管の外側側方で所定の距離離れた位置に配置されたロータリアクチュエータ２３の出力軸にカップリング部２２ｄを介して連結される。ロータリアクチュエータ２３は、排ガスがガス処理室１１で燃焼処理される間、常時、可撓性シャフト２２を回転駆動し続ける。【選択図】図１

Description

本発明は、シリカ（ＳｉＯ_２）粉体等の粉体の付着を防止するガス処理装置及びスクレイパ駆動装置に関する。

半導体、液晶、太陽電池、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の製造装置では、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理、エッチング処理等が行われるが、これらの処理ではプロセスチャンバ内においてプロセスガスが用いられる。また、プロセスチャンバ内等の洗浄にはクリーニングガスが用いられる。

これらのプロセスガス、クリーニングガスの排ガスには、例えばシラン（ＳiＨ_４）や、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、四フッ化炭素（ＣＦ_４）などのフッ素系ガス等の有害なガスが含まれる。このためにプロセスチャンバに接続された真空ポンプの排気側に燃焼式のガス処理装置を設置して、プロセスチャンバから移送されてきた排ガスを燃焼分解することにより無害化処理して排出することがよく行われる。

この燃焼分解を行うと、シリカ（ＳｉＯ_２）粉体、フッ化水素（ＨＦ）等が発生するが、シリカ（ＳｉＯ_２）粉体等の粉体がガス処理装置のガス処理室の内壁や、排ガスをガス処理室内に導入する導入孔の出口付近に付着してしまう。このために、ガス処理装置にスクレイパ駆動装置を備えさせ、付着した粉体を掻き取るスクレイパを導入孔の出口付近に回転可能に配設する技術がある。この技術によると、シャフトがガス処理室のヘッド部に設けられた挿通孔に挿通され、スクレイパは、このシャフトの下端部に固設され、シャフトを回転させることによりスクレイパを回転させて付着した粉体を掻き取ることができる。

ガス処理室のヘッド部上には、排ガスをガス処理室へ導入するための排ガス導入管が立設されており、シャフトをアクチュエータで回転駆動する場合には、アクチュエータを配設するスペースが確保しづらいために、シャフトの上端に可撓性を有するシャフトを連結して用いる技術が特許文献１に開示されている。この技術では、可撓性シャフトを撓ませることによりアクチュエータを配置するスペースを確保することができる。

特開２０１５−１６１４９８号公報

しかしながら、上述したガス処理装置及びスクレイパ駆動装置では、可撓性シャフトにねじれが生じ、アクチュエータの出力軸の回転角と、スクレイパの回転角との間にずれが生じてしまう可能性がある。このためスクレイパが予め定めたホームポジションで停止することができずに、導入孔の出口を横断する位置で停止してしまい、ガス導入口である導入孔からガス処理室内への排ガスの導入を妨げてしまうおそれがあるという問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、スクレイパを回転させるシャフトにアクチュエータで回転駆動する可撓性シャフトを用いた場合でも、排ガスの無害化処理を阻害しないガス処理装置及びスクレイパ駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るガス処理装置は、
ガス導入口とガス排出口を有し、前記ガス導入口を通して導入されたガスを燃焼処理又は加熱処理し前記ガス排出口から排出するガス処理室と、
前記ガス処理室のヘッド部に設けられた挿通孔に挿通され、回転自在に支持された可撓性シャフトと、
前記ガス処理室の内部空間において前記可撓性シャフトの一端に固設され、前記可撓性シャフトの回転により前記ガス処理室の内壁に沿って回転するスクレイパと、
前記可撓性シャフトの他端に連結され、前記可撓性シャフトを回転駆動するアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータは、前記可撓性シャフトが撓むことにより、前記挿通孔の中心軸線の延長線上から離れた位置に配置され、前記ガスが燃焼処理又は加熱処理される間、前記可撓性シャフトを回転駆動することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るガス処理装置は、
ガス導入口とガス排出口を有し、前記ガス導入口を通して導入されたガスを燃焼処理又は加熱処理し前記ガス排出口から排出するガス処理室と、
前記ガス処理室のヘッド部に設けられた挿通孔に挿通され、回転自在に支持された非可撓性シャフトと、
一端が前記非可撓性シャフトの上端と連結された回転自在な可撓性シャフトと、
前記ガス処理室の内部空間において前記非可撓性シャフトの下端に固設され、前記非可撓性シャフトの回転により前記ガス処理室の内壁に沿って回転するスクレイパと、
前記可撓性シャフトの他端に連結され、前記可撓性シャフトを回転駆動するアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータは、前記可撓性シャフトが撓むことにより、前記挿通孔の中心軸線の延長線上から離れた位置に配置され、前記ガスが燃焼処理又は加熱処理される間、前記可撓性シャフトを回転駆動することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るスクレイパ駆動装置は、
ガス導入口とガス排出口を有し、前記ガス導入口を通して導入されたガスを燃焼処理又は加熱処理し前記ガス排出口から排出するガス処理室を備えたガス処理装置に用いられ、
前記ガス処理室のヘッド部に設けられた挿通孔に挿通され、回転自在に支持された可撓性シャフトと、
前記可撓性シャフトの一端に連結され、前記可撓性シャフトを回転駆動するアクチュエータとを有し、
前記ガス処理室の内部空間において前記可撓性シャフトの他端に固設されたスクレイパを前記可撓性シャフトの回転により前記ガス処理室の内壁に沿って回転駆動するスクレイパ駆動装置であって、
前記アクチュエータは、前記可撓性シャフトが撓むことにより、前記挿通孔の中心軸線の延長線上から離れた位置に配置され、前記ガスが燃焼処理又は加熱処理される間、前記可撓性シャフトを回転駆動することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係るスクレイパ駆動装置は、
ガス導入口とガス排出口を有し、前記ガス導入口を通して導入されたガスを燃焼処理又は加熱処理し前記ガス排出口から排出するガス処理室を備えたガス処理装置に用いられ、
前記ガス処理室のヘッド部に設けられた挿通孔に挿通され、回転自在に支持された非可撓性シャフトと、
一端が前記非可撓性シャフトの上端と連結された回転自在な可撓性シャフトと、
前記可撓性シャフトの他端に連結され、前記可撓性シャフトを回転駆動するアクチュエータとを有し、
前記ガス処理室の内部空間において前記非可撓性シャフトの下端に固設されたスクレイパを前記非可撓性シャフトの回転により前記ガス処理室の内壁に沿って回転駆動するスクレイパ駆動装置であって、
前記アクチュエータは、前記可撓性シャフトが撓むことにより、前記挿通孔の中心軸線の延長線上から離れた位置に配置され、前記ガスが燃焼処理又は加熱処理される間、前記可撓性シャフトを回転駆動することを特徴とする。

本発明によれば、スクレイパを回転させるシャフトにアクチュエータで回転駆動する可撓性シャフトを用いた場合でも、排ガスの無害化処理を阻害しないガス処理装置及びスクレイパ駆動装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るガス処理装置の断面図である。 本発明の実施形態に係るガス処理装置の一部省略側面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

本発明の実施の形態に係るガス処理装置及びスクレイパ駆動装置について、以下図面を参照して説明する。なお、本実施形態のガス処理装置１は、４本の排ガス導入管を有しているが、図２において前方の２本の排ガス導入管等の記載を省略する。また、図３は、図１のＡ−Ａ矢視断面図であるとともに、図１には記載されていない排ガス導入管を含めた装置全体の断面図である。ガス処理装置１は、排ガス導入管路１０Ｅと、４本の排ガス導入管１０Ａ〜１０Ｄと、ヘッド部１１ａ、燃焼部１１ｂ及び排ガス導出部１１ｃから構成されるガス処理室１１と、冷却部１４と、排気管路１５とを有している。また、ガス処理装置１は、スクレイパ２１と、スクレイパ２１を回転させる回転シャフトである可撓性シャフト（フレキシブルシャフト）２２と、可撓性シャフトを回転駆動する空気圧式のロータリアクチュエータ２３とを有している。

排ガス導入管１０Ａ〜１０Ｄは、排ガス導入管路１０Ｅから移送された排ガスをガス処理室１１内へと導入する。なお、排ガス導入管路１０Ｅは、図示しないドライ真空ポンプと接続されている。４本の排ガス導入管１０Ａ〜１０Ｄは、図３に示すように、基台部１６を介して、平面視において円形状のガス処理室１１のヘッド部１１ａ上に立設されている。

また、排ガス導入管１０Ａと排ガス導入管１０Ｄは、図２に示すように、上端部において逆Ｕ字状の配管１０Ｆで連結され、排ガス導入管１０Ｂと排ガス導入管１０Ｃも、上端において図示しない逆Ｕ字状の配管で連結されている。これらの連結に用いられた逆Ｕ字状の配管同士も図１に示す配管１０Ｇにより連結されている。この配管１０Ｇは排ガス導入管路１０Ｅと接続されている。

ガス処理室１１のヘッド部１１ａ、燃焼部１１ｂ及び排ガス導出部１１ｃは上からこの順にフランジ結合されている。ヘッド部１１ａには、４つの貫通孔である導入孔１１１ａが形成されており、これらの４つの導入孔１１１ａは、基台部１６を介して排ガス導入管１０Ａ〜１０Ｄとそれぞれ連通している。導入孔１１１ａはガス処理室１１のガス導入口の役割を果たす。導入孔１１１ａを通じて排ガス導入管１０Ａ〜１０Ｄからの排ガスが燃焼部１１ｂへと導入される。

また、ヘッド部１１ａの底部には凹部１１２ａが形成されており、凹部１１２ａ内をスクレイパ２１が回転可能に配設される。ヘッド部１１ａの内壁の中央付近には貫通孔である可撓性シャフト挿通孔１１３ａが形成されている。なお、図１では、ヘッド部１１ａについて、導入孔１１１ａ及び可撓性シャフト挿通孔１１３ａが明確になる断面を表している。

排ガスを燃焼分解する燃焼部１１ｂは円筒状に形成されている。燃焼部１１ｂの外周面には、燃焼部１１ｂ内に燃料及び空気を供給するための燃料及び空気供給管１７が設けられている。また、燃焼部１１ｂの上部には燃焼のための種火となる図示しないパイロットバーナが設けられている。燃焼部１１ｂでは、導入された排ガスがパイロットバーナにより着火され、燃料及び空気供給管１７から供給される燃料及び空気により燃焼分解される。

排ガス導出部１１ｃは逆円錐状に形成されており、下端面が排気管路１５に接続されている。また、排ガス導出部１１ｃの下側の開口は、ガス処理室１１のガス排出口であり、このガス排出口付近には冷却部１４が設けられている。排ガス導出部１１ｃは、燃焼部１１ｂで燃焼分解によって生じた排ガスを排気管路１５へと導く。冷却部１４では、熱分解によって生じた排ガスに冷却水が噴霧される。これにより熱分解によって生じた排ガスは冷却されて、排気管路１５から水とともに排出される。

スクレイパ２１は、ヘッド部１１ａの導入孔１１１ａの出口付近などに付着したシリカ（ＳｉＯ_２）粉体等の粉体を掻き取る。スクレイパ２１は１枚の矩形板状の部材により形成され、短辺側の一端部が可撓性シャフト２２の後述するインナーシャフト２２ａの一端に固設される。スクレイパ２１は、可撓性シャフト２２の回転により、凹部１１２ａを構成する内壁に沿って回転する。スクレイパ２１の長辺の長さは、ヘッド部１１ａの凹部１１２ａの半径と略同じなので、スクレイパ２１が回転することにより、４つの導入孔１１１ａの出口付近に付着した粉体は満遍なく掻き取られる。なお、凹部１１２ａには図示しない温度計が設けられるので、温度計が回転の妨げにならないようにスクレイパ２１には温度計の位置に合わせて切欠部２１ａが形成されている。

可撓性シャフト２２は、シャフト本体２２ａと、シャフト本体２２ａを被覆するチューブ２２ｂと、ベアリング部２２ｃと、カップリング部２２ｄとを有している。ガス処理室１１の内部空間において、シャフト本体２２ａの一端にはスクレイパ２１が固設され、シャフト本体２２ａの一端付近はベアリング部２２ｃに回転自在に支持されている。このベアリング部２２ｃはヘッド部１１ａ中央の可撓性シャフト挿通孔１１３ａに嵌合され、シャフト本体２２ａが可撓性シャフト挿通孔１１３ａに挿通されることになる。

シャフト本体２２ａの他端は、可撓性シャフト２２を撓ませることにより排ガス導入管１０Ａ〜１０Ｄの間を通され、排ガス導入管１０Ａ〜１０Ｄの外側側方で所定の距離離れた位置に配置されたロータリアクチュエータ２３の図示しない出力軸にカップリング部２２ｄを介して連結されている。

空気圧式のロータリアクチュエータ２３は、回転駆動する可撓性シャフト２２を介して、スクレイパ２１を一方向に連続回転、または、１８０度往復回転させる。空気圧式のロータリアクチュエータ２３は、演算処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）や、制御するためのプログラムや制御情報が格納されているメモリなどを備えた図示しない制御部により制御される。可撓性シャフト２２、ロータリアクチュエータ２３及び上述した制御部により、スクレイパ２１を回転駆動するスクレイパ駆動装置が構成される。

可撓性シャフト２２は、回転方向においても弾性を有し剛性が低いため、ロータリアクチュエータ２３から回転駆動トルクが伝達されると、スクレイパ２１から粉体を掻き取る時に生じる負荷トルクも回転駆動トルクと逆向きに伝達されるので、ねじれを生じる。そして、粉体の量や付着状況によって、回転駆動トルクと負荷トルクの大きさが変動し、このねじれの量も変動する。

もし粉体の掻き取りを終えたとしてスクレイパ２１の回転を停止させようとする場合には、排ガスの良好な無害化処理を阻害しないように、スクレイパ２１が導入孔１１１ａの出口を横断せず、塞がない位置に停止させる必要がある。ロータリアクチュエータ２３を停止すると、可撓性シャフト２２は、回転駆動トルクと負荷トルクが伝達されなくなるとともに、ねじれの無い状態に戻ろうとする復元トルクを生じ、この復元トルクによってスクレイパ２１は回転する。この回転量は、ねじれの量、すなわち掻き取れず残留した粉体の量や付着状況によって変動するため、スクレイパ２１を必ず導入孔１１１ａの出口を横断せず、塞がない位置に停止させることは困難である。

また、スクレイパ２１の回転位置を検出するセンサーを設けて、その検出結果に基づいて、ロータリアクチュエータ２３を正転及び反転させることで、スクレイパ２１の回転位置を調整するフィードバック制御系を構成しても、ロータリアクチュエータ２３とセンサーが検出するスクレイパ２１の回転位置の間に可撓性シャフト２２が介在することで、制御系がNon-Colocation（ノンコロケーション）状態となり、スクレイパ２１の回転にチャタリングや発振といった振動現象が発生し、スクレイパ２１を導入孔１１１ａの出口を横断せず、塞がない位置に停止させることは困難である。

上述した理由により、ロータリアクチュエータ２３は、排ガスがガス処理室１１で燃焼処理される間、常時、可撓性シャフト２２を回転駆動し続け、スクレイパ２１を停止させないことが本発明の最大の特徴である。

このように本実施の形態では、スクレイパ２１が固設されるシャフトに可撓性シャフト２２を用いることにより、ロータリアクチュエータ２３を排ガス導入管１０Ａ〜１０Ｄの外側側方で所定の距離離れた位置に配置できるようにしたので、ロータリアクチュエータ２３の配設を容易に行うことができるとともに、ねじれが生じ得る可撓性シャフト２２を用いても、排ガスが燃焼処理される間、常時、ロータリアクチュエータ２３が可撓性シャフト２２を回転駆動し続けるようにしたので、スクレイパ２１が導入孔１１１ａの出口を横断したり、塞ぐ位置に留まることがなくなり、排ガスの良好な無害化処理が阻害されることを防止できる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、燃焼して排ガスを分解する燃焼式のガス処理装置の例について説明したが、加熱して排ガスを分解する加熱式のガス処理装置でも本発明を適用することは可能である。

また、上記実施の形態では、スクレイパ２１が固設されるシャフトに可撓性シャフト２２のみを用いる例について説明したが、非可撓性シャフトに可撓性シャフトを連結して用いるようにしてもよい。具体的には、ガス処理室１１のヘッド部１１ａの中央に設けられた挿通孔に、非可撓性シャフトを回転自在に支持する軸受を嵌合して、非可撓性シャフトを挿通孔に挿通させる。この非可撓性シャフトの下端部にスクレイパ２１を固設して、上端部をカップリングにより回転自在な可撓性シャフトの一端と連結させる。可撓性シャフトを撓ませることにより、可撓性シャフトの他端と連結されたロータリアクチュエータ２３の配置位置を調整する。この場合にも、ロータリアクチュエータ２３は、排ガスがガス処理室１１で燃焼処理される間、常時、非可撓性シャフトに連結された可撓性シャフトを回転駆動し続けるようにする。この場合には、非可撓性シャフト、可撓性シャフト２２、ロータリアクチュエータ２３及び上述した制御部により、スクレイパ２１を回転駆動するスクレイパ駆動装置が構成される。

また、上記実施の形態では、空気圧式のロータリアクチュエータ２３を用いる例について説明したが、代わりに例えばモータなどのアクチュエータを用いることはもちろん可能である。

また、上記実施の形態では、４本の排ガス導入管１０Ａ〜１０Ｄを有するガス処理装置の例について説明したが、排ガス導入管の数は特に限定されることはなく、装置上にアクチュエータを配設するスペースの確保がしづらい環境であれば本発明を適用することができる。

また、上記実施の形態では、排ガス導入管１０Ａ〜１０Ｄの外側側方で所定の距離離れた位置にロータリアクチュエータ２３を配置する例について説明したが、ロータリアクチュエータ２３を配置する位置は、可撓性シャフト２２が撓むことにより、可撓性シャフト挿通孔１１３ａの中心軸線の延長線上から離れた位置であればよく、ロータリアクチュエータ２３を配置可能なスペースを適宜考慮して決定すればよい。

１ ガス処理装置
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 排ガス導入管
１０Ｅ 排ガス導入管路
１０Ｆ，１０Ｇ 配管
１１ ガス処理室
１１ａ ヘッド部
１１１ａ 導入孔
１１２ａ 凹部
１１３ａ 可撓性シャフト挿通孔
１１ｂ 燃焼部
１１ｃ 排ガス導出部
１５ 排気管路
２１ スクレイパ
２２ 可撓性シャフト（フレキシブルシャフト）
２２ａ シャフト本体
２２ｂ チューブ
２２ｃ ベアリング部
２２ｄ カップリング部
２３ ロータリアクチュエータ

Claims (4)

1. ガス導入口とガス排出口を有し、前記ガス導入口を通して導入されたガスを燃焼処理又は加熱処理し前記ガス排出口から排出するガス処理室と、
   前記ガス処理室のヘッド部に設けられた挿通孔に挿通され、回転自在に支持された可撓性シャフトと、
   前記ガス処理室の内部空間において前記可撓性シャフトの一端に固設され、前記可撓性シャフトの回転により前記ガス処理室の内壁に沿って回転するスクレイパと、
   前記可撓性シャフトの他端に連結され、前記可撓性シャフトを回転駆動するアクチュエータとを備え、
   前記アクチュエータは、前記可撓性シャフトが撓むことにより、前記挿通孔の中心軸線の延長線上から離れた位置に配置され、前記ガスが燃焼処理又は加熱処理される間、前記可撓性シャフトを回転駆動することを特徴とするガス処理装置。
2. ガス導入口とガス排出口を有し、前記ガス導入口を通して導入されたガスを燃焼処理又は加熱処理し前記ガス排出口から排出するガス処理室と、
   前記ガス処理室のヘッド部に設けられた挿通孔に挿通され、回転自在に支持された非可撓性シャフトと、
   一端が前記非可撓性シャフトの上端と連結された回転自在な可撓性シャフトと、
   前記ガス処理室の内部空間において前記非可撓性シャフトの下端に固設され、前記非可撓性シャフトの回転により前記ガス処理室の内壁に沿って回転するスクレイパと、
   前記可撓性シャフトの他端に連結され、前記可撓性シャフトを回転駆動するアクチュエータとを備え、
   前記アクチュエータは、前記可撓性シャフトが撓むことにより、前記挿通孔の中心軸線の延長線上から離れた位置に配置され、前記ガスが燃焼処理又は加熱処理される間、前記可撓性シャフトを回転駆動することを特徴とするガス処理装置。
3. ガス導入口とガス排出口を有し、前記ガス導入口を通して導入されたガスを燃焼処理又は加熱処理し前記ガス排出口から排出するガス処理室を備えたガス処理装置に用いられ、
   前記ガス処理室のヘッド部に設けられた挿通孔に挿通され、回転自在に支持された可撓性シャフトと、
   前記可撓性シャフトの一端に連結され、前記可撓性シャフトを回転駆動するアクチュエータとを有し、
   前記ガス処理室の内部空間において前記可撓性シャフトの他端に固設されたスクレイパを前記可撓性シャフトの回転により前記ガス処理室の内壁に沿って回転駆動するスクレイパ駆動装置であって、
   前記アクチュエータは、前記可撓性シャフトが撓むことにより、前記挿通孔の中心軸線の延長線上から離れた位置に配置され、前記ガスが燃焼処理又は加熱処理される間、前記可撓性シャフトを回転駆動することを特徴とするスクレイパ駆動装置。
4. ガス導入口とガス排出口を有し、前記ガス導入口を通して導入されたガスを燃焼処理又は加熱処理し前記ガス排出口から排出するガス処理室を備えたガス処理装置に用いられ、
   前記ガス処理室のヘッド部に設けられた挿通孔に挿通され、回転自在に支持された非可撓性シャフトと、
   一端が前記非可撓性シャフトの上端と連結された回転自在な可撓性シャフトと、
   前記可撓性シャフトの他端に連結され、前記可撓性シャフトを回転駆動するアクチュエータとを有し、
   前記ガス処理室の内部空間において前記非可撓性シャフトの下端に固設されたスクレイパを前記非可撓性シャフトの回転により前記ガス処理室の内壁に沿って回転駆動するスクレイパ駆動装置であって、
   前記アクチュエータは、前記可撓性シャフトが撓むことにより、前記挿通孔の中心軸線の延長線上から離れた位置に配置され、前記ガスが燃焼処理又は加熱処理される間、前記可撓性シャフトを回転駆動することを特徴とするスクレイパ駆動装置。

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