JPH04143511A

JPH04143511A - 可燃性ガスの逆火防止方法と装置及びこの装置を含む可燃性ガス燃焼処理装置

Info

Publication number: JPH04143511A
Application number: JP26425690A
Authority: JP
Inventors: Hideo Hashimoto; 英夫橋本; Hidehiko Kudo; 英彦工藤; Norio Iwamoto; 岩本　憲男; Hiroharu Kawai; 弘治河合; Hideto Ishikawa; 石川　秀人; Yoshifumi Mori; 森　芳文
Original assignee: Chiyoda Corp; Sony Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Corp; Sony Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1990-10-02
Filing date: 1990-10-02
Publication date: 1992-05-18
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: JP2968986B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、可燃性ガスの逆火防止方法と装置及びこの装
置を含む可燃性ガス燃焼処理装置に関するものである。

（従来の技術及びその問題点）半導体製造工程からは、アルシン、ホスフィン、ジボラ
ン、モノシラン等で代表されるガス状の有害性物質を含
む可燃性の有害性排ガスが生成する。

このような有害性排ガスは人体に対する毒性が高いので
、その排ガスの大気への放出に際してはそれに含まれる
有害性物質の完全除去が要求さ九る。

ま史排ガスの処理操作中における有害性ガスの漏洩も防
止する必要がある。

排ガス中に含まれる有害性物質を除去するための有効な
方法の１つとして、燃焼法が知られている（特′開昭６
２−１３４４１４号、特開昭６２−１５２５１７号）、
この方法は、排ガス中の有害性物質を燃焼条件で酸化分
解し、単体元素や酸化物の固体状物質に変換させで除去
する方法である。

このような可燃性ガスの燃焼法に於いては、安全対策上
、逆火防止装置の設置が必要とされるが、とくに上記半
導体製造工程からの有害性排ガスの燃焼処理装置に適用
される逆火防止装置では、下記の点が問題となる。

（１）金網、多孔質材料による逆火防止装置では半導体
製造過程で生成する粉塵によって閉塞されてしまうため
使用できない。

（２）水封構造の逆火防止装置では蒸気圧が高いために
常に水を追加しながら運転しなければならず、また上記
の有害性排ガスが加水分解反応や溶解を生じるため安全
上に問題がある。

（３）逆火防止装置の構造や条件によっては、バブリン
グによるガス圧の脈動を起こし、その上流側にある半導
体製造工程の半導体製造時や、その下流側にある燃焼炉
の燃焼時に悪影響を与える。

（４）排ガスに含まれる粉塵がそのまま下流側にある有
害性排ガスの燃焼炉に到達すると、燃焼部分に悪影響を
与える恐れがあるので除塵効果が高くなければならない
。

（５）逆火防止装置の構造によっては、粉塵によって閉
塞を起こす恐れがある。

ところで、本出願人は先に水封構造の代りに不燃性オイ
ルを用い、この不燃性オイルに下端を浸す排ガス配管の
下縁にバブリング孔を周設した構造の逆火防止装置を提
案した（特願平１−６１８３８号）。

この逆火防止装置によれば、不燃性オイルを用いたこと
で、前記（１）及び（２）の問題点は解消される。また
、この装置においては、バブリング孔が大きいと前記（
３）の問題が生じるが、バブリング孔を小さくすると、
バブリング時の気泡を小さくすることができるため、前
記（３）の問題を改善することができる。しかし、この
場合には、そのバブリング孔が小さいために目詰りを起
しやすく、前記（５）の問題を生じる。さらに、除塵効
果においても、未だ満足し得るものではなく、前記（４
）の問題を生じる恐れがある。

さらに、本出願人は、前記（１）−（５）の問題点を解
決するために、上下閉塞した容器状主体に、その上面中
央を貫く立管を垂設して排ガス入口配管ならびに上端近
く横管を連設して排ガス出口配管を各形成し、かつ内部
に上記排ガス入口配管の下端部分を浸して不燃性オイル
を封入してなる逆火防止装置において、上記排ガス入口
配管の下端部分は口径の違う２本の内外管よりなる多重
管に形成し、外管の周囲には微小径のバブリング孔を設
け、内管の周囲にはその外管のバブリング孔より大きい
バブリング孔を設けた多重管構造をもつ逆火防止装置を
提案した（特願平１−２９９３０号）。

しかし、この装置においては、可燃性ガスに含まれる粉
塵の比重が不燃性オイルの比重より小さく、かつ粉塵が
不燃性オイルに溶解しない場合には、粉塵が不燃性オイ
ル中を沈降しないためにバブリング孔を閉塞し、前記（
５）の問題を完全に解決し得ないことが判明した。

（発明の課題）本発明は、前記した各問題点を一挙に解決した逆火防止
方法と装置及びこの装置を含む燃焼処理装置を提供する
ことをその課題とする。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果１本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、密閉容器内に充填された不燃性
オイル中に周壁面に多数のバブリング孔を有する下端開
口し上端閉塞したガス吹出用筒状体を該バブリング孔よ
り上方の所定位置まで浸漬させ、この筒状体の内部空間
に配管を通して可燃性ガスを導入し、該バブリング孔か
ら該不燃性オイル中にバブリングさせ、さらに該不燃性
オイルを通って該密閉容器内の上部空間に導き、ここか
ら配管を通して密閉容器外部に導出させる可燃性ガスの
逆火防止方法において、該筒状体の内壁面に不燃性オイ
ルからなる液膜を形成し、該筒状体の内部空間に導入さ
れた可燃性ガスを該液膜を通過させて一該パブリング孔
から不燃性オイル中にバブリングさせることを特徴とす
る可燃性ガスの逆火防止方法が提供される。

また、本発明によれば、不燃性オイルの充填された密閉
容器と、該不燃性オイル中にバブリング孔より上方の所
定位置まで浸漬された周壁面に多数のバブリング孔を有
する下端開口し上端閉塞したガス吹出用筒状体と、該筒
状体の内部空間に可燃性ガスを導入するガス導入管と、
該筒状体の上端周壁面に不燃性オイルを噴射して液膜を
形成する噴射ノズルと、該密閉容器内の上部空間から可
燃性ガスを排出するガス排出管を備えていることを特徴
とする可燃性ガスの逆火防止装置が提供される。

さらに、本発明によれば、不燃性オイルの充填された密
閉容器と、該不燃性オイル中にバブリング孔より上方の
所定位置まで浸漬された周壁面に多数のバブリング孔を
有する下端開口し上端閉塞したガス吹出用筒状体と、該
筒状体の内部空間に可燃性ガスを導入するガス導入管と
、該筒状体の上端周壁面に不燃性オイルを噴射して液膜
を形成する噴射ノズルと、該密閉容器内の上部空間から
可燃性ガスを排出するガス排出管を備えている逆火防止
装置と、内部上方に拡散型バーナー及び周壁内面を流下
する水膜形成用の給水機構を備え、下部に燃焼ガス排出
口を有する縦型燃焼炉とからなり、該逆火防止装置の可
燃性ガス排出管を該燃焼炉の拡散型バーナに連結させた
ことを特徴とする可燃性ガス燃焼処理装置が提供される
。

本発明で用いる不燃性オイルとしては、反応性が極めて
低く、可燃性ガスによる変質を起さずかつ蒸気圧の低い
ものであればどのようなものでも使用可能である。この
ような不燃性オイルとしては、例えばＨを含有せずＣ，
Ｆ−Ｃｆｆからなる沸点が１００℃以上の化合物が好ま
しく用いられる。このものの具体例としては、例えば、
ＣＣＱ２ＣＣＱ２、ＣＣρ２ＣＣＱ２Ｆ、好ましくは三
フッ化塩化エチレン低重合体（ＣＦｚＣＦＣＲ）ｎなど
が挙げられる。

（発明の実施例）本発明の実施例を図面について説明すると、第１図は本
発明の逆火防止装置の断面図を示す。この図において、
１は筒状に形成された密閉容器主体で、２はその底体、
３は蓋体を示す。７は不燃性オイル、５は下端開口し、
上端閉塞したガス吹出用筒状体であり、６はその周壁面
に形成されたバブリング孔であり、筒状体の上部閉塞面
には蓋体３を貫通するガス導入管４が開口している。筒
状体５の上端周壁面には不燃性オイル噴射ノズルが開口
し、この噴射ノズルは、蓋体３を貫通する不燃性オイル
供給管ｌＯに接続されている。このノズルの噴射口は、
第３図に示すように、この間口１１を通って噴射される
不燃性オイルが筒状体５の周壁面に対してほぼ接線方向
となるように配設される。

８は密閉容器主体１の上部空間の周壁面に開口するガス
排出管であり、９は密閉容器主体１の不燃性オイルの充
填された下部周壁面に開口する不燃性オイル抜出管であ
る。筒状体５はその下部を不燃性オイル中に浸漬させる
が、その深さは、バブリング孔６より上方の所定位置ま
で、即ち、バブリング孔６が密閉容器内の不燃性オイル
の液面ａより下方になる位置まで、筒状体５内の不燃性
オイルの液面６より上方になる位置である。

バブリング孔すは、微小径に形成され、その孔直径は１
〜１０膳園、好ましくは２−５飄鳳であり、その数は多
い程好ましい、一般には、周壁面上の長さ１０ｃｙｓ当
り９〜７０個、好ましくは１７〜３３個である。

第１図に示した逆火防止装置を運転するには、先ず、不
燃性オイルを循環ポンプ１２を用いてその抜出管９から
抜出し、これを配管１３を介して不燃性オイル供給管１
０内に導入し、その先端噴射ノズルの噴出口１１より筒
状体５の周壁内面にその接線方向に噴射する。この不燃
性オイルの噴射により、筒状体５の周壁内面にはその周
壁内面を下方に流動する不燃性オイルからなる液膜１４
が形成される。

次に、ガス導入管４から可燃性ガスを筒状体５の内部空
間に導入し、液膜を介してバブリング孔６から不燃性オ
イル７中にバブリングさせる。この不燃性オイル中にバ
ブリングされた可燃性ガスは、不燃性オイル中を上方に
移動して、密閉容器主体１内の上部空間に入り、ここか
らガス排出管８を通って排出された後、燃焼炉へ送られ
る。

前記した逆火防止装置の定常運転においては、筒状体５
内に位置する不燃性オイルの液面すは、可燃性ガスの導
入ガス圧により下方に押圧されることから、密閉容器主
体１内の不燃性オイルの液面ａより下方でかつバブリン
グ孔６よりも下方に位置する。

一方、燃焼炉において逆火が生じた時には、その逆火に
よってガス排出管８の圧力が上昇し、この上昇圧によっ
て密閉容器主体１内の不燃性オイル７が押圧され、その
結果、筒状体５内の不燃性オイルの液面が上昇し、ガス
導入管４内が不燃性オイルで充満されるようになる。こ
の導入管４内への不燃性オイルの充満によって、可燃性
ガスの通路は遮断されて逆火が防止される。

本発明の逆火防止装置においては、前記したように、ガ
ス導入管４を通って筒状体５内に導入された可燃性ガス
は、バブリング孔６より不燃性オイル中にバブリングす
る際に、流下する不燃性オイルからなる液膜による剪断
を受けるため、微細気泡となって不燃性オイル中にバブ
リングする。また、可燃性ガスがバブリング孔を吹出す
るときに、ガスと液膜との混合も起る。従って、このこ
とにより、可燃性ガスに同伴している粉塵の除塵が促進
されるとともに、バブリングに起因するガス圧の脈動の
発生が防止される。また、バブリング孔６は常に不燃性
オイルの液膜によって覆われているため、バブリング孔
が粉塵で閉塞されることが防止される。

第２図は、第１図に示した装置において、密閉容器主体
１の下部を粉塵沈降部１５に形成したものである。即ち
、不燃性オイル抜出口より下方に実質的に流動しない不
燃性オイル層を形成し、可燃性ガスから除去された粉塵
がこの沈降部に沈積するように構成されている。第３図
において、１８は沈降する粉塵を捕集する捕集ロートで
あり、１６は沈降した粉塵をスラリー状で抜出するため
の粉塵抜出管であり、１７は開閉バルブである。１９は
必要に応じて配設される不燃性オイル補充管である。

前記粉塵沈降部１５の形成により、密閉容器主体１内に
充填された不燃性オイルを清澄に保ち、かつ除塵効果を
長期間一定に保つことができ、またこの沈降部から高濃
度の粉塵をスラリーとして間欠的に抜出すことによって
オイルの交換等の頻度も少なくなる。

次に、第４図は本発明の逆火防止装置を組み込ん”だ可
燃性の有害性排ガスの燃焼処理装置の一例を示す、同図
において、有害性排ガスは、ガス導入管４を通って逆火
防止装ｆｉ２０に導入され、ここからガス排出管８を通
って排出された後、燃焼処理装置に配管を通って送られ
、ここでバーナ２１の先端で支燃ガス（酸素又は空気）
と共に燃焼される。

燃焼炉本体２２上部には、旋゛回水導管２４から供給さ
れる水と圧縮ガス導入管２３から供給される圧縮ガス（
空気）との混合物が噴射される。この噴射水は旋回流と
なって炉内周壁面に供給され、炉内壁面には上端部から
下流へ向けて流れる水膜２５が形成される。この水膜は
、有害性排ガスを燃焼処理した時に生成する固体微粉末
を捕捉吸収して燃焼ガス中の固体微粉末が除去される。

固体微粉末の除去された燃焼ガスは、燃焼ガス排出口２
６より排気される。

すなわち、前記第４図に示した可燃性ガス燃焼処理装置
によれば、有害性排ガスを、燃焼炉本体２２の炉壁内面
にその上端部から下端部へ流下する水膜を形成した炉体
内で燃焼処理し、この燃焼処理により生成した固体状微
粉末を水膜に捕捉させて炉外に排出させることによって
、燃焼反応による有害性排ガスの酸化分解に悪影響を及
ぼすことなく燃焼炉内において燃焼と除塵を一工程で行
うことができ、併せて燃焼処理における逆火防止を逆火
防止装置２０により確実に行うことができる。

本発明の逆火防止装置に対しては、種々の変更を行うこ
とができる。例えば、ガス導入管４及び不燃性オイル供
給管１０は、蓋体４を貫通させずに、密閉容器の周壁を
貫通させることができ、ガス排出管８は蓋体３に配設す
ることもできる。また、バブリング孔は横１列状の他、
横２〜３列状に配設することができる。さらに、不燃性
オイル噴射ノズルは、必ずしも筒状体５の周壁面に開口
して配設する必要はなく、噴射ノズルを筒状体５の内部
に位置させ、その噴射ノズルの開口方向を周壁面の接線
方向に向けることもでき、これによって密閉容器１の周
壁内面に、同様にして不燃性オイルの液膜を形成するこ
とができる。

（発明の効果）本発明の逆火防止装置によれば、燃焼炉からの逆火を確
実に防止することができ、しかも、可燃性排ガスに含ま
れている粉塵をバブリング孔の閉塞トラブルを生じるこ
となく高い除去率で除去することができる。さらに有利
なことには、本発明の逆火防止装置では、可燃性ガスを
液中にバブリングさせる構造を有しているにもかかわら
ず、バブリングによるガス圧の振動を何ら生じない。従
って、この逆火防止装置に連なる可燃性ガス発生源（例
えば、半導体製造装＠）や、燃焼炉の運転に悪影響を与
えることがない。

本発明の逆火防止装置は、ガス圧に脈動を生じさせない
利点を活かし、前記した如き有害性排ガスの燃焼処理装
置の他、各種可燃性ガスを燃焼処理する装置に対する逆
火防止装置として有利に適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の逆火防止装置の縦断面図、第２図は第
１図の変形例を示す縦断面図、第３図は筒状体５の上端
周壁に配設された噴射ノズルの位置する部分の横断面図
、第４図は本発明の逆火防止装置を備えた可燃性ガス燃
焼処理装置の縦断面図である。１・・・密閉容器主体、４・・・可燃性ガス導入管、５
・・ガス吹出用筒状体、６・・・バブリング孔、７・・
不燃性オイル、８・・・可燃性ガス排出管、９・・・不
燃性オイル抜出管、１０・・・不燃性オイル供給管、１
２・・・循環ポンプ、１５・・・沈降部、１７・・・バ
ルブ、２ｏ・・・逆火防止装置、２１・・・バーナ、２
２・・・可燃性ガス処理装置本体、２３・・圧縮ガス導
入管、２４・・・旋回水導入管、２６：・・燃焼ガス出
口。特許出願人　千代田化工建設株式会社（ほか１名）代理
人弁理士池浦敏明（はが１名）第２図第３図響凸

Claims

【特許請求の範囲】

（１）密閉容器内に充填された不燃性オイル中に周壁面
に多数のバブリング孔を有する下端開口し、上端閉塞し
たガス吹出用筒状体を該バブリング孔より上方の所定位
置まで浸漬させ、この筒状体の内部空間に配管を通して
可燃性ガスを導入し、該バブリング孔から該不燃性オイ
ル中にバブリングさせ、さらに該不燃性オイルを通って
該密閉容器内の上部空間に導き、ここから配管を通して
密閉容器外部に導出させる可燃性ガスの逆火防止方法に
おいて、該筒状体の内壁面に不燃性オイルからなる液膜
を形成し、該筒状体の内部空間に導入された可燃性ガス
を該液膜を通過させて該バブリング孔から不燃性オイル
中にバブリングさせることを特徴とする可燃性ガスの逆
火防止方法。
（２）不燃性オイルの充填された密閉容器と、該不燃性
オイル中にバブリング孔より上方の所定位置まで浸漬さ
れた周壁面に多数のバブリング孔を有する下端開口し上
端閉塞したガス吹出用筒状体と、該筒状体の内部空間に
可燃性ガスを導入するガス導入管と、該筒状体の上端周
壁面に不燃性オイルを噴射して液膜を形成する噴射ノズ
ルと、該密閉容器内の上部空間から可燃性ガスを排出す
るガス排出管を備えていることを特徴とする可燃性ガス
の逆火防止装置。
（３）該密閉容器の下端部に実質的に流動しない不燃性
オイル層からなる粉塵沈降部を形成した請求項２の装置
。
（４）不燃性オイルの充填された密閉容器と、該不燃性
オイル中にバブリング孔より上方の所定位置まで浸漬さ
れた周壁面に多数のバブリング孔を有する下端開口し上
端閉塞したガス吹出用筒状体と、該筒状体の内部空間に
可燃性ガスを導入するガス導入管と、該筒状体の上端周
壁面に不燃性オイルを噴射して液膜を形成する噴射ノズ
ルと、該密閉容器内の上部空間から可燃性ガスを排出す
るガス排出管を備えている逆火防止装置と、内部上方に
拡散型バーナー及び周壁内面を流下する水膜形成用の給
水機構を備え、下部に燃焼ガス排出口を有する縦型燃焼
炉とからなり、該逆火防止装置の可燃性ガス排出管を該
燃焼炉の拡散型バーナに連結させたことを特徴とする可
燃性ガス燃焼処理装置。