JP5940885B2 - 排ガス処理装置 - Google Patents
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特許文献1〜3のような構成では排ガス処理装置が開示され、特許文献4のような構成では集塵機が開示されているが、排ガス処理機能と集塵機能を一体化することは開示されておらず、排ガス処理装置と集塵機とはそれぞれ別に設置する必要があった。
また、除害装置と集塵処理装置とで、ガスを排気するブロアを共有する構成としているので、排ガス処理装置と集塵機とをそれぞれ別々に設置していたときに比べて、ランニングコストを低減することができる。
また、清掃時に集塵される塵埃は、集塵処理装置及び除害装置による2段階での処理によって取り除かれるため、従来の集塵機で処理する場合に比べて、外気に排出されるガスの清浄度が高まる。
この発明によれば、集塵処理装置の第2チャンバにベンチュリ方式を採用している。ベンチュリ管にすることで、第2散水手段から散布する水がミスト状になり、塵埃との接触頻度が高まるため、除塵効率を向上させることができる。
また、一般的に使用される集塵機では、集塵効率を上げるために内部にフィルターが設置されているが、この内部フィルターを備えた集塵機では、フィルターが詰まり易いため、差圧異常警報が発報され、その都度にフィルターの清掃作業が発生するという不具合を生じていた。一方、ベンチュリ管ではフィルターを使用しないため、従来のフィルター方式を採用した集塵機を使用する場合のフィルター目詰まりの警報がなくなり、フィルター清掃作業を削減することができる。したがって、ランニングコストを更に低減することができる。
本発明によれば、切替を行う制御手段がブロアの排気速度を制御可能なインバーターを備えるので、インバーターでブロアの排気速度を制御することにより、除害装置のみの使用と、除害装置及び集塵処理装置の併用との切替を容易に行うことができる。
本発明によれば、タンクの下部にドレンを備えるので、タンク底部に溜まったダスト起因の汚泥量が増加しても、装置の稼働を停止することなく、連続運転しながら、汚泥を排出することができる。
この発明によれば、清掃時に集塵される塵埃は、集塵処理装置及び除害装置による2段階での処理によって取り除かれるため、従来の集塵機で処理する場合に比べて、外気に排出されるガスの清浄度が高まる。
〔単結晶引上げ装置の構成〕
先ず、単結晶引上げ装置の構成について説明する。
単結晶引上げ装置は、メインチャンバと、メインチャンバ内に配置された石英るつぼと、石英るつぼに熱を放射して加熱する加熱部としてのヒーターと、引上げ部としての引上げケーブルと、を備える。
またメインチャンバの上部には、育成したシリコン単結晶を収容し取り出すためのプルチャンバが連設されている。プルチャンバ上部にはガス導入口が、メインチャンバ下部にはガス排出口がそれぞれ設けられる。
次に、排ガス処理装置の構成について説明する。
図1に示すように、本発明の排ガス処理装置1は、単結晶引上げ装置2から排出される排ガスを処理する排ガス処理装置であり、除害装置3と、集塵処理装置4と、ブロア5とを備えて構成される。本実施形態では、排ガス処理装置1に接続される単結晶引上げ装置2は3台である。
また、複数台の単結晶引上げ装置2の排ガスの排出管路21には、フィルター22、ドライ真空ポンプ23がそれぞれ設けられ、電動弁A1を介して第1チャンバ31の下側部に接続されている。
集塵処理装置4では、単結晶引上げ装置2で生じた塵埃を含むガスが第2チャンバ41を通過する際に、第2散水手段42から噴霧される水により塵埃を捕捉することにより、ガス中に含まれる塵埃の大部分を取り除く。
また、複数台の単結晶引上げ装置2の近傍にはそれぞれ集塵口6が設置される。そして、集塵管路61の一方が集塵口6にそれぞれ接続され、集塵管路61の他方が、電動弁A2を介して第2チャンバ41の上部に接続されている。
本実施形態の排ガス処理装置1は、除害装置3のみの使用と、除害装置3及び集塵処理装置4の併用との切替が、制御手段7としての制御盤71により行われる。制御盤71は、電動弁A1,電動弁A2及びブロア5に電気的に接続され、この制御盤71により、電動弁A1及び電動弁A2の開閉や開度調節、ブロア5の稼働などの制御が行われる。そして制御手段7には、インバーター72が備えられ、このインバーター72により、周波数変更することで、ブロア5の排気速度の制御が行われる。
<除害装置3のみの使用(シリコン単結晶の引上げ稼働時)>
複数台の単結晶引上げ装置2の引上げを行う際には、先ず、制御手段7により、電動弁A1を開き、電動弁A2は閉じておく。また、第1水供給手段34によりタンク33内の貯留水331を第1散水手段32に供給する。そして、単結晶引上げ装置2を稼働させる。また、単結晶引上げ装置2にそれぞれ設置されているドライ真空ポンプ23を稼働させるとともに、ブロア5を稼働させる。ブロア5はインバーター72により低速動作させる。
チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の引上げ方法では、先ず、単結晶引上げ装置内に設けられた石英るつぼにシリコン原料としての多結晶シリコンを充填し、シリコン原料が充填された石英るつぼをヒーターで加熱することにより、シリコン原料を溶融してシリコン融液にする。
次いで、引上げケーブル先端に接続された種結晶をシリコン融液に接触させ、石英るつぼ及び引上げケーブルをそれぞれ同方向又は逆方向に回転させながら、種結晶を所定の引上げ速度で引上げることにより種結晶と同じ原子配列をしたシリコン単結晶を成長させる。
排出される排ガス中には、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの反応生成物の他、CO、CO2、O2、N2及びH2などの不純物ガスが含まれる。また、シリコン単結晶の抵抗値を調整するために、リンや砒素などのドーパントがドーピングされる場合には、これらのドーパントガスも含まれる。この排ガスは、ドライ真空ポンプ23により単結晶引上げ装置2から排気される。ドライ真空ポンプ23による排ガスの排気速度は、単結晶引上げ装置内が負圧雰囲気となる、3000L/min程度の範囲内にすることが好ましい。
単結晶引上げ装置2から排出された排ガスは、排出管路21を通り、フィルター22、ドライ真空ポンプ23、電動弁A1を介して除害装置3の第1チャンバ31の下側部に導かれる。なお、フィルター22により、フィルター22の目より大きな、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの不純物粒子はここで捕捉される。
第1チャンバ31では、第1散水手段32により、通過する排ガスに対して水が散布される。第1散水手段32からの水の散布量は、第1チャンバ31内を通過するガス流量に応じて、適宜調整される。例えば、第1チャンバ31内を通過する排ガス流量が、1.5m3/min以上9.5m3/min以下の範囲内である場合、第1散水手段32からの水の散布量を45L/min以上55L/min以下の範囲内にすることが好ましい。第1散水手段32からの水の散布量が下限値未満では、十分に不純物を捕捉することができないおそれがあり、他方、第1散水手段32からの水の散布量が上限値を超えても、その効果は変わらない。
そして、除害装置3を通過して処理された排ガスは、第1チャンバ31の上部から管路51を通り、ブロア5を経て、排気ダクト52から外気に排出される。
複数台の単結晶引上げ装置2のうち、引上げを終えた単結晶引上げ装置2の清掃を行う際には、先ず、清掃を行う単結晶引上げ装置2の近傍に位置する集塵口6に清掃ダクト(図示省略)を接続する。そして制御手段7により電動弁A2を開く。またインバーター72により周波数を変更することで、ブロア5の排気速度を切替える。ブロア5の排気速度は、集塵処理装置4の第2チャンバ41を通過するガス流量が、1.1m3/min以上6.5m3/min以下の範囲内になるように調整することが好ましい。第2チャンバ41を通過するガス流量が下限値未満では、十分な吸引力が得られないおそれがあり、他方、第2チャンバ41を通過するガス流量が上限値を超えると、配管や集塵処理装置4、除害装置3などに過度の負担がかかるおそれがある。
また、集塵口6に接続された清掃ダクトの吸引力は、ブロア5の排気速度に依存するので、通常は除害装置3のみの使用時に比べて、ブロア5の排気速度を高くすることが好ましい。またブロア5の排気速度を高くすると、清掃中の単結晶引上げ装置2以外の、稼働中の単結晶引上げ装置2にそれぞれ設置されているドライ真空ポンプ23に過度の負担を生じるおそれがあるため、除害装置3のみの使用時に比べて、電動弁A1の開度を狭めることが好ましい。また、第2水供給手段43によりタンク33内の貯留水331を第2散水手段42に供給する。
そして清掃ダクトの吸引力により単結晶引上げ装置2内の清掃が行われる。ここで集塵される塵埃としては、シリコン酸化物、シリコンなどが含まれる。また引上げの際に、リンや砒素などのドーパントがドーピングされる場合には、これらのドーパント物質起因の塵埃も含まれる。清掃ダクトから集塵された塵埃を含むガスは、集塵口6から集塵管路61を通り、電動弁A2を介して集塵処理装置4の第2チャンバ41の上部に導かれる。
これにより、塵埃に散布した水を接触させることで、塵埃を含むガス中の塵埃の大部分が水に捕捉され、水に捕捉された塵埃は落下して、第2チャンバ41の下方に位置するタンク33に汚泥として回収される。なお、タンク33によって回収された汚泥は、タンク33の下部に設けられたバルブ351を開くことでドレン35から適宜排出される。
続いて、第2チャンバ41で大部分の塵埃が取り除かれた塵埃の残部を含むガスは、第2チャンバ41の下部から、第2チャンバ41の下部に連通しているタンク33内の空間を通過して第1チャンバ31の下部に導かれる。
第1チャンバ31では、第1散水手段32により、通過する塵埃の残部を含むガスに対して水が散布される。第1散水手段32からの水の散布量は、上記除害装置3のみの使用時と同様である。
そして、除害装置3を通過して処理されたガスは、第1チャンバ31の上部から管路51を通り、ブロア5を経て、排気ダクト52から外気に排出される。
なお、複数台の単結晶引上げ装置2のうち、清掃中の単結晶引上げ装置2以外の、引上げ稼働中の単結晶引上げ装置2からの排ガスは、上記除害装置3のみの使用時と同様に処理され、外気に排出される。
単結晶引上げ装置2内の清掃を終えた後は、除害装置3及び集塵処理装置4の併用時の状態から、除害装置3のみの使用時の状態に戻す。
具体的には、集塵口6に接続した清掃ダクトを外し、制御手段7により電動弁A2を閉じ、電動弁A1の開度を広げる。インバーター72により周波数を変更することで、ブロア5の排気速度を元の速度に切替える。また、第2水供給手段43により第2散水手段42に供給していた水を止める。
上述したように、上記実施形態では、以下のような作用効果を奏することができる。
(1)本発明によれば、除害装置3及び集塵処理装置4を備え、集塵処理装置4が、第2チャンバ41の下部がタンク33の内部と連通していることにより、排ガス処理機能と集塵機能が一体化された構成となっている。このため、排ガス処理装置と集塵機とをそれぞれ別々に設置していたときに比べて、設置スペースやイニシャルコストを低減することができる。
また、除害装置3と集塵処理装置4とで、ガスを排気するブロア5を共有する構成としているので、排ガス処理装置と集塵機とをそれぞれ別々に設置していたときに比べて、ランニングコストを低減することができる。
また、清掃時に集塵される塵埃は、集塵処理装置4及び除害装置3による2段階での処理によって取り除かれるため、従来の集塵機で処理する場合に比べて、外気に排出されるガスの清浄度が高まる。
ベンチュリ管にすることで、第2散水手段42から散布する水がミスト状になり、塵埃との接触頻度が高まるため、除塵効率を向上させることができる。
また、従来のフィルター方式を採用した集塵機を使用する場合に比べて、ベンチュリ管ではフィルターを使用しないため、フィルターが目詰まりする際の警報がなくなり、またフィルター清掃作業を削減することができる。したがって、ランニングコストを更に低減することができる。
このため、制御手段7で電動弁A1,A2の開閉を制御し、インバーター72でブロア5の排気速度を制御することにより、除害装置3のみの使用と、除害装置3及び集塵処理装置4の併用との切替を容易に行うことができる。
このため、タンク33によって回収されタンク33底部に溜まった汚泥は、ドレン35から適宜排出することができるため、単結晶引上げ装置2や排ガス処理装置1の稼働を停止することなく、連続運転できる。
このため、清掃時に集塵される塵埃は、集塵処理装置及び除害装置による2段階での処理によって取り除かれるため、従来の集塵機で処理する場合に比べて、外気に排出されるガスの清浄度が高まる。
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
すなわち、除害装置3で処理された後の排ガスは、ブロア5を経て外気に排出する構成としたが、排ガスを処理して不純物を取り除いた不活性ガスを回収し、この回収した不活性ガスを単結晶引上げ装置2へのキャリアガスとして再利用する構成としてもよい。
なお、上記構成では、除害装置3及び集塵処理装置4の併用時では、塵埃の集塵の際に大気中の空気が含まれてしまい、不活性ガスの回収及び再利用をすることが難しいため、除害装置3のみの使用時に回収した不活性ガスを単結晶引上げ装置2に再利用する構成とすることが好ましい。
また、集塵口6にフィルターを設けて、径の大きな塵埃をフィルターにより取り除く構成としてもよい。これにより、集塵処理装置4において径の小さな塵埃の除塵効率の向上が期待され、また、タンク33底部に溜まる汚泥量も少なくなるため、ドレン35からの汚泥排出頻度が低減される。
2…単結晶引上げ装置
21…排ガスの排出管路
3…除害装置
31…第1チャンバ
32…第1散水手段
33…タンク
35…ドレン
4…集塵処理装置
41…第2チャンバ
42…第2散水手段
5…ブロア
51…管路
61…集塵管路
7…制御手段
72…インバーター
Claims (5)
- 単結晶引上げ装置から排出される排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
前記単結晶引上げ装置の排ガスの排出管路が接続される第1チャンバ、前記第1チャンバの内部に設けられ、前記第1チャンバの内部に水を噴霧する第1散水手段、及び、前記第1チャンバの下部に設けられ、前記第1散水手段で噴霧された水を受けるタンクを備えた除害装置と、
前記単結晶引上げ装置で生じた塵埃を回収する集塵管路が上部に接続される第2チャンバ、及び、前記第2チャンバの内部に設けられ、前記第2チャンバの内部に水を噴霧する第2散水手段を備えた集塵処理装置と、
前記第1チャンバと管路を介して接続され、前記第1チャンバ内部の気体を外部に排出するブロアとを備え、
前記集塵処理装置は、前記第2チャンバの下部が前記タンクの内部と連通し、前記第2チャンバを通過したガスが前記タンクの内部を介して前記第1チャンバ内部に導かれるように構成されていることを特徴とする排ガス処理装置。 - 請求項1に記載の排ガス処理装置において、
前記第2チャンバは、チャンバを画成する筒体の一部が縮径するベンチュリ管である
ことを特徴とする排ガス処理装置。 - 請求項1または請求項2に記載の排ガス処理装置において、
前記除害装置のみの使用と、前記除害装置及び前記集塵処理装置の併用との切替が制御手段により行われ、
前記制御手段が前記ブロアの排気速度を制御可能なインバーターを備える
ことを特徴とする排ガス処理装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の排ガス処理装置において、
前記タンクの下部にドレンを備える
ことを特徴とする排ガス処理装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の排ガス処理装置において、
前記単結晶引上げ装置で生じた塵埃を含むガスは、前記集塵処理装置から前記タンク内空間を通過して前記除害装置に流れ込むことで、前記集塵処理装置及び前記除害装置による2段階で処理される
ことを特徴とする排ガス処理装置。
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