JPS62218720A - 可燃性ガスの灰化方法および装置 - Google Patents

可燃性ガスの灰化方法および装置

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JPS62218720A
JPS62218720A JP62056978A JP5697887A JPS62218720A JP S62218720 A JPS62218720 A JP S62218720A JP 62056978 A JP62056978 A JP 62056978A JP 5697887 A JP5697887 A JP 5697887A JP S62218720 A JPS62218720 A JP S62218720A
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gas
inlet
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pipe
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00Specific waste
    • F23G2209/14Gaseous waste or fumes
    • F23G2209/142Halogen gases, e.g. silane

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

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、可燃性ガスを反応室で灰化する場合、同ガス
を低圧層流状で反応装置に導入することから成る可燃性
がスの灰化システムだ関する。さらに詳細には本発明は
工業プロセスからの廃ガスを大体において、比較的非汚
染性で低温の燃焼生成物に変化させることによって前記
廃ガスを灰化する方法に関する。さらに詳細には、本発
明は半導体の製造で使用される工ぎタキシャルまたは他
の反応器からの廃生成物なる白・撚性シランを撚癖させ
る装置に関する。
従来の技術 ガス状廃生成物を灰化する方法は従来公知であった。一
般にこのような方法は、排出ガスの完全燃焼が大体にお
いて達成されず、それによって大気への汚染物の放出を
許すかまたは燃焼生成物が異常に高い温度で生じるとい
う欠点を蒙むってきた。またシランのような自燃性物質
の放出は、同物質が空気と混合すると非制御的に自然発
火するために、極めて危険でもある。
の また可燃性排出ガス玉流れを灰化する先行方法を実施す
るための装置も設置および操作のために比較的高い費用
がかかることが多い。これらの場合、廃ガスは、連続的
発火のために進入空気と十分に混合するためには比較的
高い圧力下でポンプ装置またはノズル装置を介して反応
室中に導入される。このような高圧システムは若干の工
業的プロセスにとっては適尚ではない。
例えば、シランガスはホスフィンおよびアルシンのよう
な他の成分と一緒に、珪素ウェーハーとの反応のために
同つエーノ・−上に導かれる。
極めて均質なウェー・・−を保証するためには、反応体
は、反応器中への流れを単に保証するのに十分なほぼ大
気圧でまたは大気圧よりも極めて僅か高い圧力で導入さ
れる。この反応器からの廃ガスは流入と殆ど同じ速度で
排出する。流入は製造の均一性を保証するためには当然
層状であり、従って廃ガスは層状で適当なパイプを通っ
て排出する。次に排出流を例えばノズルを介して押えて
、空気との混合のための乱流を惹起すために排出ガスの
速度を高めると、シラン/珪素ウェー・・−反応器中に
上流に向って異常な背圧が形成される。さらに理論的に
いえば、乱流シランガスが空気と混合されると、シラン
ガスは霧化されて、分子状シランの周囲に二酸化珪素の
目に見えない保護的気ak形成する。
この気泡が非制御的環境で破裂すると、空気と爆発的に
反応し、その結果大抵財物損壊または死さえも招く。
発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、このような気泡形成を有効に防止する
かまたは制御された燃焼室でこれらの気泡を剪断して割
り、シランガスを発火させて比較的無害で、非汚染的な
珪素酸化物を形成させる、二とである。
問題点を解決するための手段 本発明は、可燃性ガスの灰化装置だおいて、a)開放入
口および出口端部ならびに第一パイプ部分の壁を通って
開口する、前記両端部の中間の入口を有する第一パイプ
部分、 b)第一および第二端部を有する第二パイプ部分(前記
第一端部は両パイプ部分の間の出入の装置を設けるため
に前記入口の周囲に固定されており、前記第二端部はそ
の周囲に対して大体において閉鎖されている) C)第二パイプ部分内に配置された発火装置、d)第二
パイプ部分中に少なくとも1種の可燃性ガスの層流を導
入するための装置、 e)燃焼を助けることのできるガス流を、第一パイプ部
分の入口端部中へ乱流的に導入し、次に前記乱流ガス流
を遠心的渦巻状に第二部分中に流入させ、次いで同乱流
ガス流を第一パイプ部分の出口端部から排出させるため
の装置 から成ることを特徴とする可燃性ガスの灰化装置を提供
する。
本発明はまた可燃性ガスを灰化する方法に関して、 aMi)  開放入口および出口端部ならびに第一パイ
プ部分の壁を通って開口する、前記両端部の中間の入口
を有する第一パイプ部分;(ii)第一および第二端部
を有し、第一端部が両パイプ部分の間の出入の装置を設
けるために前記入口の周囲に固定されており、第二端部
が大体においてその周囲に対して閉鎖されている第二パ
イプ部分; (ml第二パイプ部分内に配置された発火装置から成る
装置を提供し、 b)第一パイプ部分中に少なくとも1種の可燃性ガスを
導入し;かつ C)燃焼を助けることのできるガス流を第一パイプ部分
の入口端部中へ乱流的に導入し、前記乱流ガス流を第二
パイプ部分中に遠心的渦巻状に流入させかつ同部分から
前記入口によって流出させ、同時に可燃性ガスを第二パ
イプ部分で発火させ;乱流が層流を第一パイプ部分の出
口端部から排出させる ことを特徴とする可燃性ガスの灰化方法を提供する。
本発明は、可燃性ガス、特に自燃性ガスのための装置を
提供する。特に本発明は、半導体装置の製造で使用され
るアルシンおよびホスフィンのような廃ダーバントも含
有している、水素とシランガスとの混合物を燃焼するの
に特に適当である。
次に本発明の実施例を図面により詳述する。
第1図に有利な本発明による装置を示す。同装置はそれ
ぞれ開放入口端4および開放出口端6を有する第一パイ
プ部分2から成る。両端の間に%<zえ、8カ1存在す
る。。。人。。周囲に第二パイプ部分10が取付けられ
ていて、同入口に付属する端部で開放している。有利な
実施態様の場合には両パイプ部分は溶接のような適当な
手段によって垂直に取付けられている。
第二パイプ部分10は大体においてその反対端12の周
囲に対して閉鎖されている。この閉鎖は、本発明の一実
施態様においては、例えばボルト(図示してない)によ
って適当に取付けられた蓋板14によって達成される。
両パイプおよび蓋板は引抜き炭素鋼で製造されていなけ
ればならない。第二パイプ部分の側壁を貫いて発火装置
16が取付けられている。有利な実施態個以上のスパー
クプラグである。このような燃料ガスは、このものを適
当なチューブ18を介して第二パイプ中に流入させるこ
とによって供給する。また該装置における発火および温
度をそれぞれ検出するために装置20および22が設け
られてもよい。このような発火および温度検出器は当業
者にとって周知である。
操作の場合には、入口端4が燃焼を維持することのでき
る乱流ガスの源となる。この源は通常は大気にすぎない
が、しかしまた酸素源も適当である。出口端6は有利な
実施態様の場合には7ランジ24を介して標進商用スク
ラバーに結合されている。スクラバーは、吸引作用によ
り空気を入口端4から吸引してパイプ2中を乱流的に通
す。燃料ガスは、好ましくは極めて低圧の層流でチュー
ブ18からパイプ10中に流入する。半導体製造作業で
、例えばエピタキシャル反応器中のドープされたシラン
ガスは、プロセスの均等性を保証するために極めて徐々
にかつ極めて低い圧力下で同反応器中に流入しなければ
ならない。圧力は、通常、極めて少量の前進流を与える
ように大気圧よりも少し高く保つ。代表的な前進圧は大
気圧±1/2インチ(水柱)である。従ってこの一定圧
力を反応器中で保つためには、廃ガスは殆ど同一圧力で
チューブ18中に流入して上向きの背圧を避けなければ
ならない。均一混合物を保証するためには、チューブ1
8を通る層流の燃料ガスは、入口端4を通って入る乱流
空気と混合される。パイプ2中を流れる高速空気が入口
8に達すると、この空気はパイプ2において低速ガスと
遭遇する。
従って空気の一部分は入口8に入り、点26でパイプ1
0の側壁に衝突し、矢28の方向に遠心的渦巻状に流れ
る。有利な実施態様の場合、チューブ18中を流れるガ
スは少なくとも可燃性であり、通常は自燃性である。自
燃性ガスは空気に接触すると自然に発火するので、普通
別個の発火源は必要ないと思われるだろう。しかし本発
明は、燃焼の達成を保証するために、装置に対する付加
的信頼性として発火装置16を提供する。さらに、水素
のような可燃性にすぎないガスを使用する場合には、必
要ないとしても、発火源は確から構成される装置に対す
る信頼性をさらに増大させるためには、水素ガスを使用
する場合に発火スパークプラグ16に発火を起すための
白金先端が設けられていてもよい。なお一層有利には極
めて大きい発火信頼性を増すために少なくとも2個のこ
のようなスパークプラグが望ましい。
特定の理論に拘束される意図なしに、シランガスは、自
燃性であって、空気の存在で発火することが知られてい
るが、このような空気暴露時にも必ずしも直ちに発火し
ない。シランガスが空気中で酸素に暴露されると、若干
の珪素酸化物が生成され、このものが保護的気泡を形成
すると考えられる。次にシランガスがこの気泡を気球の
ように満たす。この保護的気泡は酸素が発火のためにシ
ランに連続的に到達するのを妨げる。この膨張した気泡
が逐に破裂すると、多量のシランが突然酸素に暴露され
て激しい爆発の起る可能性がある。本発明によって、乱
流酸素の遠心的渦巻作用がシランの気泡を剪断し、爆発
的強化の起りうる前に殆ど完全な燃焼を許す。
燃焼を行なう際には、主としてパイプ部分2の下方に向
けられる。有利な実施態様の場合には、パイプ2の長手
軸に沿って形成火炎を案内して可及的にパイプ2の内壁
を避けるために、火炎指向装置としてバッフル30が設
けられている。火炎は操作時−は実際にバッフルの端を
越えてあまり進まず、長いパイプ長および過剰供給の進
入空気は排出ガスの温度を相当程度冷却する放熱器とし
て役立つ。実際出口端6を通過するガスは好ましくは1
00℃未満であって、商用スクラバーによって安全に処
理されうろことは確かである。
他の安全な特徴としては、チューブ18からの燃料ガス
の供給が一連のセンサによって調節されつる。これらの
セン?は、パイプ10内の火炎センサ、パイプ22内の
温度センサおよび地震擾乱センサを包含してもよい。例
えば火炎が消されたり、温度が所望の範囲以上に上昇し
たりあるいは地震活動が顕著な場合には、燃料流を止め
てもよい。これらのセンサのそれぞれの種類は当業界に
おいて周知である。このようなセンサは適当な電気信号
を発して、燃料ガスを止めるかまたは減少させるリレー
に伝送する。
全系は、温度監視、火炎検出、燃料および空気流測定、
警報、スタート、ストップおよびリセット制御装置を包
含する制御パネルを備えていてもよい。
本明細書では、目下考えられる本発明の有利な態様を記
載したけれども、本発明の本質から逸脱することなくそ
れらの変化および変更も可能であることは当業者にとっ
て明らかであろう。
従って典型的な実施態様は例であって、特許請求の範囲
で定義した範囲を有する本発明を限定するものではなく
、特許請求の範囲と同価値の意味および範囲に入るすべ
ての実施態様も本発明に包含されうろことは明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置の断面立面図である:2・・・第
一パイプ部分、4・・・開放入口端部、6・・・開放出
口端部、8・・・入口、10・・・第二パイプ部分、1
6・・・発火装置、18・・・チューブ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、可燃性ガスの灰化装置において、 a)開放入口および出口端部ならびに第一パイプ部分の
    壁を通って開口する、前記両端 部の中間の入口を有する第一パイプ部分、 b)第一および第二端部を有する第二パイプ部分(前記
    第一端部は両パイプ部分の間の 出入の装置を設けるために前記入口の周囲 に固定されており、前記第二端部は大体に おいてその周囲に対して閉鎖されている) c)第二パイプ部分内に配置された発火装置、d)前記
    第二パイプ部分中に少なくとも1種の可燃性ガスの層流
    を導入するための装置、e)燃焼を助けることのできる
    ガス流を、前記第一パイプ部分の入口端部中へ乱流的に 導入し、次に前記乱流ガス流を遠心的渦巻 状に前記第二部分中に流入させかつ同部分 から前記入口を通って流出させ、次いで前 記乱流ガス流を前記第一パイプ部分の出口 端部から排出させるための装置 から成ることを特徴とする可燃性ガスの灰化装置。 2、発火装置がスパークプラグから成る特許請求の範囲
    第1項記載の装置。 3、スパークプラグが白金から成る発火先端を有する特
    許請求の範囲第2項記載の装置。 4、前記d)装置が第二パイプ部分の壁を通る少なくと
    も1個のチューブから成る特許請求の範囲第1項記載の
    装置。 5、d)装置が前記チューブを通るガス流を調節するた
    めの装置から成る特許請求の範囲第4項記載の装置。 6、さらに入口と出口端部との間にあって、発火ガスを
    第一パイプ部分の長手軸に沿う方向で前記出口端部の方
    へ指向させることのできる火炎指向バッフル装置を有す
    る特許請求の範囲第1項記載の装置。 7、さらに第二パイプ部分中の発火指向装置を有する特
    許請求の範囲第1項記載の装置。 8、さらに第一パイプ部分内の温度検出装置を有する特
    許請求の範囲第1項記載の装置。 9、ガス流調節装置が第二パイプ部分中の発火検出装置
    および/または第一パイプ部分中の温度検出装置によっ
    て調節される特許請求の範囲第5項記載の装置。 10、ガス流調節装置が地震擾乱応答装置から成る特許
    請求の範囲第5項記載の装置。 11、可燃性ガスを灰化する方法において、a)(i)
    開放入口および出口端部ならびに第一パイプ部分の壁を
    通って開口する、前記 両端部の中間の入口を有する第一パイプ 部分;および (ii)第一および第二端部を有し、第一端部が両パイ
    プ部分の間の出入の装置を設け るために前記入口の周囲に固定されてお り、第二端部が大体においてその周囲に 対して閉鎖されている第二パイプ部分; および (iii)第二パイプ部分内に配置された発火装置 から成る装置を提供し、 b)第一パイプ部分中に少なくとも1種の可燃性ガスを
    導入し;かつ c)燃焼を助けることのできるガス流を第一パイプ部分
    の入口端部中へ乱流的に導入し、次に第二パイプ部分中
    に前記乱流ガス流を 遠心的渦巻状に流入させかつ同部分から前 記入口によって流出させ、同時に可燃性ガ スを第二パイプ部分で発火させ;次いで乱 流がス流を第一パイプ部分の出口端部から 排出させる ことを特徴とする可燃性ガスの灰化方法。 12、可燃性ガスが水素から成る特許請求の範囲第11
    項記載の方法。 13、可燃性ガスがシランから成る特許請求の範囲第1
    1項記載の方法。 14、可燃性ガスがシランから成る特許請求の範囲第1
    2項記載の方法。 15、燃焼を助けることのできるガスが酸素から成る特
    許請求の範囲第11項記載の方法。 16、燃焼を助けることのできるガスが空気から成る特
    許請求の範囲第11項記載の方法。 17、出口端部を通るガスを、引続きスクラバー中を流
    通させる特許請求の範囲第11項記載の方法。
JP62056978A 1986-03-14 1987-03-13 可燃性ガスの灰化方法および装置 Granted JPS62218720A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/839,668 US4661056A (en) 1986-03-14 1986-03-14 Turbulent incineration of combustible materials supplied in low pressure laminar flow
US839668 1986-03-14

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Publication Number Publication Date
JPS62218720A true JPS62218720A (ja) 1987-09-26
JPH0541889B2 JPH0541889B2 (ja) 1993-06-24

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EP (1) EP0240639B1 (ja)
JP (1) JPS62218720A (ja)
KR (1) KR950011336B1 (ja)
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