JPH11197433A

JPH11197433A - 除塵装置

Info

Publication number: JPH11197433A
Application number: JP10299767A
Authority: JP
Inventors: Johann Scholler; ショラーヨハン
Original assignee: Leybold Systems GmbH
Current assignee: Leybold Systems GmbH
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 1999-07-27
Also published as: DE19747090A1; EP0913503A1; US6176901B1

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融物から結晶を晶出する際に使用される掃
気ガスを浄化する方法を簡単に実施できかつ経済的に適
用できるように改良すると共に、このために適した、掃
気ガスのダスト混加物を分離する濾過装置を改良して、
濾過装置の高い容量限界を得ることができ、構造の点か
ら製造を単純化でき、かつ操作も簡便になるように構成
する。【解決手段】ダスト−ガス混合物の通流可能な少なく
とも１つの分離室４０，５０，６０が設けられており、
該分離室が、前記ダスト−ガス混合物を沿面流動させる
ことのできる少なくとも１つの壁面４２，５２，６８を
備えており、該壁面４２，５２，６８は、ダストとの接
触時に該壁面にダストを付着させて前記ダスト−ガス混
合物から分離させるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に溶融物からの
晶出による結晶製造中に溶融室内で発生しかつ搬送ガス
へのダスト混加物として該搬送ガスと一緒に前記溶融室
から導出されるダストを除去するための除塵装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えばツォクラルスキーの方法又はブリ
ッジマンの方法、もしくは結晶原料を溶融又は再溶融す
るその他の方法の場合のように、溶融物から晶出させる
場合、溶融プロセスは、外気から遮断されたプロセス室
の内部で行われる。このために溶融物は例えば、負圧に
排気可能なボイラーの内部に位置する坩堝内に保持され
る。溶融原料の蒸気圧及び温度に相応して溶融坩堝の上
位では、溶融原料から成る微粒子を含む蒸気雲が生成
し、前記微粒子はマイクロメータよりも小さな直径を有
し、これらの微粒子は凝集して、より大きなダスト粒子
を形成する。充分に大きなダスト粒子は落下して溶融物
内へ逆戻りし、これは晶出プロセスのトラブル要因とな
り、かつその結果、単結晶成長が不利に中断されること
になる。この現象を回避するためにダスト粒子は通常、
連続的なガス流によってプロセス室から導出される。こ
のために使用されるガスは、ガス入口を介してプロセス
室内へ取入れられ、溶融坩堝の開口を介して導出され、
次いで、キャッチしたダストと一緒に真空ポンプによっ
て吸出口を介して排出される。ポンプによって吸出され
る（珪素単結晶を晶出する場合、例えばＳｉＯから成
る）ダストの強い抗摩耗特性に基づいて、ダストは慣用
技術では、真空ポンプに前置されたダストフィルタにか
けて濾出される。このために該ダストフィルタは、ダス
トを分離してキャッチするために多孔質表面を有してい
る。

【０００３】このようなダストフィルタを使用する場合
に生じる問題点は、ダスト発生率が高い場合、総計的に
最大限に発生するダスト量を考慮してゆったり設計した
場合でさえも、ダストフィルタが、ダストを収容する容
量限界に急速に到達し、この多孔質表面を新たな表面と
交換せねばならないことである。このために通常は、濾
材を取出すためにフィルタユニット全体の稼働を休止さ
せ、分離した第２のフィルタユニットを通してガス流を
導くか、又はフィルタを最大限に発生するダスト量に相
応して設計することが必要になる。何れの場合も構造が
複雑で高い経費を伴う。更に又、ダストの付着した濾材
を手作業で操作することは、健康上のリスクを伴ない、
このリスクは、付加的な装置を設備してしか回避するこ
とができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、溶融物から結晶を晶出させる際に使用される掃気ガ
スを浄化する方法を簡単に実施できかつ経済的に適用で
きるように改良すると共に、このために適した、掃気ガ
スのダスト混加物を分離する濾過装置を改良して、濾過
装置の高い容量限界を得ることができ、構造の点から製
造を単純化でき、かつ操作も簡便になるように構成する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、掃気ガスのダスト混加物を分離
するために、冷却可能な壁面を備えた少なくとも１つの
分離室を有するダスト分離装置が設けられており、プロ
セス室からポンプによって排出されるダストを含んだ掃
気ガスが前記壁面に沿って沿面流動可能であり、斯くし
てダスト粒子が、前記分離室の室壁との接触時に該室壁
面に付着して掃気ガス流から除去されるようになってい
る点にある。

【０００６】本発明の除塵装置を用いれば有利なことに
ガス流から多量のダストが分離可能である。それという
のは、多孔質の篩いフィルタの場合のようなフィルタの
目詰まり及び濾過作用の衰退を生ぜしめることが無いか
らである。分離されたダストは、冷却された壁面に凝着
し、かつ徐々に層状に該壁面に成層する。これによって
慣用のダストフィルタ装置に対比して、必要とされる掃
除工程間の稼働耐用時間が有利に著しく高められる。

【０００７】分離室自体は、有利には全面的に冷却され
る室周壁内に、ダストを含んだガス流を取入れるための
１つのガス入口ポートと、浄化されたガスを取出すため
の１つのガス出口ポートを有している（請求項３参
照）。分離室を制限する室壁相互は、本発明の別の構成
手段では、幾何学的ガス案内形状によってガス流を少な
くとも１つの冷却された室壁面に沿って沿面流動させ
て、該室壁面にダストを付着させるように配置されてい
る。

【０００８】壁面の効果的な冷却作用を生ぜしめるため
には、請求項２に規定したように、分離室は二重壁状の
冷却ジャケットを有するように製作されており、該冷却
ジャケットの室内壁が、ダストを含んだ掃気ガスのため
の沿面流動面として使用される。その場合冷却ジャケッ
トは、請求項５において請求したように、１つの冷却媒
体入口と１つの冷却媒体出口とを有し、前記冷却媒体入
口を通って冷却媒体は、冷却ジャケット内へ流入し、壁
面と接触して該壁面を冷却し、次いで、前記冷却媒体出
口に連通した導出通路を介して排出される。冷却媒体入
口も冷却媒体出口も夫々１つの遮断弁を介して、冷却媒
体供給導管もしくは冷却媒体排出導管に接続されている
（請求項５参照）。

【０００９】分離室は有利には一体に製作されており、
これによつて分離室は例えば、ダストによって被覆され
た冷却面を掃除するために、ガス排出導管からそっくり
取外し可能である。フィルタ室内で慣用され、通常所望
されないダストの渦状舞い上がりを惹起することになる
個別的な濾材交換は、本発明の前記手段によって有利に
回避される。

【００１０】冷却媒体供給自体にその他の措置を講じる
必要なしに分離室を交換できるようにするために本発明
では（請求項５参照）、冷却媒体流入導管内及び冷却媒
体排出導管内に、ダスト分離機から分離室を取外す際に
冷却媒体流を自動的に中断する夫々１つの弁、有利には
１つの遮断弁を使用することが提案されている。このた
めに弁は、請求項８に記載した本発明の手段に従って構
成されている。

【００１１】本発明の更なる利点は、ガス流を先ず第１
の分離室を通して誘導し、次いで第２の室を通して誘導
するよう少なくとも２つの分離室を相前後して配置した
場合に得られる。冷却されたダスト分離面の倍増に基づ
いて、必要とされる２つの掃除工程間における個々の分
離室の稼働耐用時間も倍増される。この場合個々の分離
室は、請求項６に記載したように、手操作によって互い
に着脱可能に結合されてており、かつ掃除のために個別
的にダスト分離機から完全に取外すことができ、しかも
その場合、掃気ガスから分離されたダストが周辺外気中
へ漏出することはなく、かつ残りの他の分離室への冷却
媒体流入が中断されることもないので有利である。前記
の個別的な取外し操作に続く、掃気ガス流が沿面流動す
る室壁面の掃除は、この場合本発明では結晶生成プラン
トの領域外で該結晶生成プラントの操業に障り無く行な
うことができる。

【００１２】本発明のダスト分離装置を本発明の方法に
即して使用するために、溶融物から結晶を晶出させる際
に発生する反応しなかったダスト分は、プロセス室内へ
導入された掃気ガスによって先ず受け取られ、かつ溶融
坩堝に対する掃気ガス入口とガス吸出口との位置によっ
て決定されている反応容積内における幾何学的ガス案内
形状に従って前記掃気ガスと一緒にプロセス室から排出
される。掃気ガスとしては、溶融物自体とは化学的に反
応しない例えばアルゴンのような希ガスが使用される。
ダスト−ガス混合物は、真空ポンプによってプロセス室
から排出され、その場合真空ポンプの吸込み口と溶融室
つまりプロセス室のガス吸出口との間に、濾過すべきガ
スを通流させる本発明の除塵装置が配置されている。ダ
ストを含んだ掃気ガスは本発明では除塵装置内におい
て、冷却された室壁面へ向かって誘導されて、該室壁面
にダスト粒子が付着されることになる。

【００１３】除塵装置の内部で掃気ガスを沿面流動させ
る冷却壁面の粗面によって旋動流及びダストの舞い上が
りが発生するのを避けるために、冷却壁面は平滑な表
面、殊に研磨の施された表面を有しているのが有利であ
る。表面の設定温度、有利には低い温度と低粗面度とに
よって、ダスト粒子は該冷却壁面に固着し、これによっ
てダスト濾出は効果的に行われる。ダストで被覆された
冷却壁面の掃除は簡単かつ効果的な仕方で可能である。
それというのは、付着したダストは、研磨された冷却壁
面から容易に剥離されるからである。

【００１４】研磨の施された表面を使用することによっ
て得られる更なる利点は、該表面がとりわけ簡便に掃除
でき、しかも冷却壁面に残留するダスト付着残分が完全
に避けられることである。表面が微細構造を有する場合
に必要になるような、経費のかかる掃除手続は本発明で
は有利に省かれる。

【００１５】このようにダスト粒子を除かれたガス流は
次いで、除塵装置に後置されたポンプ、殊に真空ポンプ
によって連続的にプロセス室から吸出され、かつこれに
続いて再調製された掃気ガスとして再びプロセス室へ戻
され、しかもプロセス室の内部では１・１０^-5ミリバー
ル乃至１・１０^-4ミリバールの圧力が、動圧釣合状態に
維持される。

【００１６】本発明の除塵装置の有利な構成手段は、請
求項２以降に記載した通りである。

【００１７】その他の利点は、以下に説明する殊に有利
な図示の実施例から明らかである。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に図面に基づいて本発明の実施
例を詳説する。

【００１９】図１に示したダスト分離機２は実質的に３
つの分離室４０，５０，６０から成っており、これらの
分離室は、ダストを含んだ掃気ガスが略示のガス流動方
向Ｓに相応して前記３つの分離室４０，５０，６０を順
次通過するように相前後して配置されている。このため
に第１の分離室４０のガス入口ポート９が、図示を省い
たプロセス室に接続された吸出導管６にフランジ締結さ
れている。前記第１の分離室４０のガス出口ポート４９
は、第２の分離室５０のガス入口ポート８２へ開口し、
該第２の分離室のガス出口ポート５９は、第３の分離室
６０のガス入口ポート８１に対向配置されている。該第
３の分離室６０のガス出口ポート８９は吸出ポンプ導管
７にフランジ締結されており、該吸出ポンプ導管は、図
示を省いた真空ポンプに吸出接続されている。ダスト分
離機２全体は、やはり図示を省いた結晶生成装置に隣接
して配置されている。

【００２０】第１、第２及び第３の分離室４０，５０，
６０は、夫々全面的に二重壁に構成され、夫々室外壁４
１，５１，６１と室内壁４２，５２，６８とから成り、
しかも室外壁４１，５１，６１と、これに対応配設され
た室内壁４２，５２，６８との間には夫々壁通路４３，
５３，８３が形成されており、該壁通路を通って冷却媒
体が通流する。冷却媒体は、冷却媒体分配器４のセンタ
の冷却媒体通路５から、各案内管４８ａ，５８ａ，６２
ａ（図３参照）内に形成された−案内管６２ａに就いて
詳細に例示した通り−各供給通路６４（図４参照）を介
して個々の壁通路４３，５３，８３に供給される。冷却
媒体通路５と個々の壁通路４３，５３，８３との間で案
内管４８ａ，５８ａ，６２ａ内には弁７０ａが組込まれ
ている（図３及び図４参照）。

【００２１】図４の例示から判るように各弁７０ａは、
実質的に３つの構成部分から成り、つまり各室外壁４
１，５１，６１の外側に固定的に位置決めされた弁ヘッ
ド７４ａと、該弁ヘッド７４ａにやはり固定的にフラン
ジ締結された案内ケーシング７３ａと、各案内管４８
ａ，５８ａ，６２ａに固着結合された弁ピン７２ａとか
ら成っており、しかも前記案内ケーシング７３ａは前記
弁ピン７２ａの外周に軸方向にシフト可能に装嵌され
る。

【００２２】案内管４８ａ，５８ａ，６２ａは一端で冷
却媒体分配器４と接続されており、かつ他端では供給通
路６４でもって夫々弁ピン７２ａ内へ開口しており（図
４参照）、該弁ピンは一方の端面側でパッキン部材７９
を介して案内管４８ａ，５８ａ，６２ａとねじ締結され
ている。案内管６２ａの供給通路６４は、弁７０ａの内
部で弁通路８６ａへ移行し、かつ弁７０ａの通流位置
（図４参照）では弁ピン７２ａの弁通路８６ａ及び案内
ケーシング７３ａの弁通路８６ｃと連通し、更には弁ヘ
ッド７４ａの弁通路８６ｄとも接続されている。弁７０
ａは、図４に図示したように案内ケーシング７３ａが、
図４に示した軸方向位置で弁ピン７２ａの外周に装嵌さ
れている場合にだけ、冷却媒体を導通させるのに必要な
通流位置にある。この場合、弁ピン７２ａ内を軸方向に
シフト可能な閉鎖ピン７７並びに案内ケーシング７３ａ
内で軸方向に支承された閉鎖ピン８８の対向端面は、前
記の閉鎖ピン７７の背面及び閉鎖ピン８８の背面に圧着
している押圧ばね７５，７６によって加えられるばね力
に抗して逆向きに押圧される。これによって各閉鎖ピン
７７，８８の端部側に固定的に配置されたシール皿８
５，９７が、案内ケーシング７３ａのシール面８４ａ及
び弁ピン７２ａのシール面８４ｂから離間され、その結
果、冷却媒体のための弁通路８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，
８６ｄは貫通状態になる。

【００２３】壁通路４２，５２，８３内へ導入されて例
えば冷却媒体として使用される、供給温度に冷却された
水を導出するために、冷却媒体供給のために使用される
弁構成部分としての案内管６２ａ、案内ケーシング７２
ａ及び弁ヘッド７４ａには夫々、構造の等しい導出通路
が対応配置されている。但し導出通路の内、導出通路６
２ｂだけが図２に図示されているにすぎない。該導出通
路６２ｂは一端で壁通路５３に、また他端では冷却媒体
通路５に接続されている。冷却媒体供給導管内にも冷却
媒体排出導管内及び真空管継手内にも設けられているパ
ッキン部材７９は例えば、溝内に支承されているエラス
トマー材料から成っており、前記溝は、真空管継手又は
冷却媒体管継手が着脱可能である場合、パッキン部材７
９の不慮の脱落を防止するように形成されている。

【００２４】ダスト分離機２から分離室４０，５０，６
０を取り外すためには、各分離室４０，５０，６０を旋
回可能に囲んでいる、各分離室に対応配置されたＵ形部
材４５，５５，６５内に螺入された加圧ねじ４６，５
６，６６が先ず弛められ、かつ各分離室４０，５０，６
０に対応したＵ形部材４５，５５，６５が、各分離室４
０，５０，６０の領域外へ旋回される。斯くして個々の
分離室４０，５０，６０は、対応配置された弁ヘッド７
４ａ，７４ｂ及び案内ケーシング７３ａ，７３ｂと一緒
に、弁ピン７２ａ，７２ｂ及び案内管６２ａ，６２ｂか
ら個別に引出される。例えば分離室４０に配設された弁
７０ａ，７０ｂはその場合自動的に、予荷重のかけられ
た押圧ばね７５，７６によって冷却媒体通流を遮断す
る。

【００２５】同等の操作態様で分離室５０又は６０もダ
スト分離機２から個別に取り外すことが可能である。

【００２６】例えば分離室４０を再使用する場合には、
取り外し時とは逆の手順で組付けが行われる。次いで、
すでに述べたように、その他の付加的な手続なしに、弁
７０ａ，７０ｂの開弁によって、冷却媒体は案内管６２
ａの供給通路６４を再び通流することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】互いにカスケード式に配置された３つの分離室
を配備したダスト分離機の横断面図である。

【図２】図１に示した断面線Ａ−Ｂに沿ったダスト分離
機の断面図である。

【図３】冷却媒体用の弁と冷却媒体供給導管を通流位置
で部分的に断面して示した図１の実施例の平面図であ
る。

【図４】図３の断面図部分の拡大図である。

【符号の説明】

２ダスト分離機、４冷却媒体分配器、５
冷却媒体通路、６吸出導管、７吸出ポンプ導
管、９ガス入口ポート、１０冷却媒体入口、
１１冷却媒体出口、４０第１の分離室、４１
室外壁、４２室内壁又は冷却面、４３
壁通路、４４ａ，４４ｂ冷却面、４５Ｕ形部
材、４６加圧ねじ、４７冷却媒体通路、４
８ａ案内管、４９ガス出口ポート、５０
第２の分離室、５１室外壁、５２室内壁又
は冷却面、５３壁通路、５４ａ，５４ｂ冷
却面、５５Ｕ形部材、５６加圧ねじ、５
７冷却媒体通路、５８ａ案内管、５９
ガス出口ポート、６０第３の分離室、６１
室外壁、６２ａ弁構成部分としての案内管、６
２ｂ導出通路、６４供給通路、６５Ｕ形部
材、６６加圧ねじ、６７冷却媒体通路、
６７ａ，６７ｂ軸、６８室内壁又は冷却面、
６９ａ，６９ｂ冷却面、７０ａ，７０ｂ
弁、７１′，７１″ ねじ、７２ａ，７２ｂ
弁ピン、７３ａ，７３ｂ弁構成部分としての案内
ケーシング、７４ａ，７４ｂ弁構成部分としての
弁ヘッド、７５，７６押圧ばね、７７閉鎖ピ
ン、７９パッキン部材、８１，８２ガス入
口ポート、８３壁通路、８４ａ，８４ｂシ
ール面、８５シール皿、８６ａ，８６ｂ，８６
ｃ，８６ｄ弁通路、８７シール皿、８８
閉鎖ピン、８９ガス出口ポート、Ｓガス
流動方向、Ｆ冷却媒体流動方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融物からの晶出による結晶製造中に溶
融室内で発生し、かつ搬送ガスへのダスト混加物として
該搬送ガスと一緒に前記溶融室から導出されるダストを
除去するための除塵装置において、ダスト−ガス混合物
の通流可能な少なくとも１つの分離室（４０，５０，６
０）が設けられており、該分離室が、前記ダスト−ガス
混合物を沿面流動させることのできる少なくとも１つの
壁面（４２，５２，６８）を備えており、該壁面（４
２，５２，６８）が、ダストとの接触時に該壁面にダス
トを付着させて前記ダスト−ガス混合物からダストを分
離させるように構成されていることを特徴とする、除塵
装置。
【請求項２】壁面（４２，５２，６８）が、二重壁状
に構成された室壁（４１，４２；５１，５２；６１，６
８）の部分として冷却可能であり、しかも前記の二重壁
状の室壁（４１，４２；５１，５２；６１，６８）が、
冷却媒体を送り込み可能な壁通路（４３，５３，８３）
を有している、請求項１記載の除塵装置。
【請求項３】室壁（４１，４２；５１，５２；６１，
６８）が全面的に二重壁状に構成されており、かつガス
入口ポート（９，８１，８２）とガスガス出口ポート
（４９，５９，８９）を有している、請求項１又は２記
載の除塵装置。
【請求項４】ダスト分離機（２）が、引き続き相前後
して配置された少なくとも２つの分離室（４０，５０；
５０，６０）を有し、しかも一方の分離室（４０；５
０）の各ガス出口ポート（４９；５９）が、搬送ガスを
導通かつ除塵するために後置の分離室（５０；６０）の
ガス入口ポート（８２；８１）と連通している、請求項
１から３までのいずれか１項記載の除塵装置。
【請求項５】室外壁（４１；５１；６１）が夫々少な
くとも１つの冷却媒体入口と冷却媒体出口とを有し、前
記冷却媒体入口及び冷却媒体出口が夫々、弁（７０ａ，
７０ｂ）を介して冷却媒体通路（４７，５７，６７）と
接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記
載の除塵装置。
【請求項６】分離室（４０，５０，６０）が、ダスト
分離機（２）から個別に取外しできるように、夫々互い
に着脱可能に結合されている、請求項１から５までのい
ずれか１項記載の除塵装置。
【請求項７】弁（７０ａ，７０ｂ）が、冷却媒体を壁
通路（４３，５３，８３）へ導く案内管（６２ａ）の供
給通路（６４）と、前記壁通路（４３，５３，８３）の
冷却媒体入口ポートとの間に接続されており、前記案内
管（６２ａ）が、空間固定的な冷却媒体分配器（４）の
冷却媒体通路（５）と接続されている、請求項１から６
までのいずれか１項記載の除塵装置。
【請求項８】弁（７０ａ，７０ｂ）が実質的に夫々、
弁ピン（７２ａ，７２ｂ）と、案内ケーシング（７３
ａ，７３ｂ）と、該案内ケーシング（７３ａ，７３ｂ）
に結合された弁ヘッド（７４ａ，７４ｂ）とから成り、
前記弁ピン（７２ａ，７２ｂ）が前記案内管（６２ａ，
６２ｂ）と結合されており、かつ前記案内ケーシング
（７３ａ，７３ｂ）が前記弁ピン（７２ａ，７２ｂ）の
外周に装嵌可能であり、これによって冷却媒体が冷却媒
体通路（５）から弁（７０ａ，７０ｂ）を介して壁通路
（４３，５３，８３）内へ導入可能かつ該壁通路から導
出可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載
の除塵装置。
【請求項９】弁（７０ａ，７０ｂ）が遮断弁として構
成されており、これにより案内ケーシング（７３ａ，７
３ｂ）が弁ピン（７２ａ，７２ｂ）から分離した際に弁
（７０ａ，７０ｂ）が遮断するようになっており、これ
によって冷却媒体通路（６４）を通流する冷却媒体流並
びに壁通路（４３，５３，８３）へ流入しかつ該壁通路
から流出する冷却媒体流を中断するようになっている、
請求項１から８までのいずれか１項記載の除塵装置。