KR20140118898A - 제해 기능 부가 진공 펌프 - Google Patents

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야스히코 스즈키
다카시 교타니
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Abstract

본 발명은 배기 가스와 연료를 충분히 희박화할 수 있는 양의 공기를 선회시켜 공급하고, 연소함으로써, 처리 부생성물의 용융이나 제해부 내에 대한 부착 없이 분체인 채로 배출할 수 있는 제해 기능 부가 진공 펌프를 제공하는 것을 과제로 한다.
진공 펌프(1)의 배기구에, 진공 펌프(1)로부터 배출된 배기 가스를 처리하여 무해화하는 제해부(10)를 부설한 진공 펌프(1)로서, 제해부(10)는, 통형상체(11)의 일단부측에 처리 대상의 배기 가스를 도입하는 배기 가스 도입구를 형성하고, 타단부측에 처리가 끝난 가스를 배출하는 가스 출구를 형성하고, 통형상체(11)의 둘레벽에, 연료를 분출하는 복수의 연료 노즐(16)을 설치하고, 통형상체의 둘레벽에, 공기를 둘레벽의 내주면을 따라서 선회류를 형성하도록 분출하는 복수의 공기 노즐(15)을 설치하고, 복수의 공기 노즐(15)은, 통형상체의 축심 방향으로 간격을 두고 복수단으로 배치되어 있다.

Description

제해 기능 부가 진공 펌프{VACUUM PUMP WITH ABATEMENT FUNCTION}
본 발명은, 반도체 디바이스, 액정, LED 등을 제조하는 제조 장치의 배기계 시스템에 이용되는 진공 펌프에 관한 것으로, 특히 제조 장치의 챔버를 배기시키기 위한 진공 펌프에, 챔버로부터 배출된 배기 가스를 처리하여 무해화하기 위한 제해 기능을 부가한 제해 기능 부가 진공 펌프에 관한 것이다.
반도체 디바이스, 액정 패널, LED, 태양 전지 등을 제조하는 제조 프로세스에서는, 진공으로 배기된 프로세스 챔버 내에 프로세스 가스를 도입하여 에칭 처리나 CVD 처리 등의 각종 처리를 행하고 있다. 이들 에칭 처리나 CVD 처리 등의 각종 처리를 행하는 프로세스 챔버는 진공 펌프에 의해 진공 배기되어 있다. 또, 프로세스 챔버 및 프로세스 챔버에 접속되어 있는 배기계 기기는, 클리닝 가스를 흘림으로써 정기적으로 세정하고 있다. 이들 프로세스 가스나 클리닝 가스 등의 배기 가스는, 실란계 가스(SiH4, TEOS 등), 할로겐계 가스(NF3, ClF3, SF6, CHF3 등), PFC 가스(CF4, C2F6 등) 등을 포함하며, 인체에 악영향을 미치거나, 지구 온난화의 원인이 되는 등 지구 환경에 악영향을 미치기 때문에, 대기에 그대로 방출하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 이들 배기 가스를 진공 펌프의 하류측에 설치된 배기 가스 처리 장치에 의해 무해화 처리를 행한 후에 대기에 방출하고 있다.
종래, 진공 펌프와 배기 가스 처리 장치는 개별 케이스에 수납했기 때문에, 설치 위치가 멀리 떨어져 양자간에 긴 배관이 개재되고, 각각이 필요한 열을 융통하여 에너지 절약을 도모한다고 하는 관점에서는 최적의 것은 아니었다. 그 때문에, 진공 펌프와 배기 가스 처리 장치를 동일 케이스에 수납하고, 양자간의 배관을 짧게 한 장치도 개발되어 일체형 배기 시스템으로서 판매되고 있다. 이와 같은 일체형 배기 시스템이라 하더라도, 진공 펌프와 배기 가스 처리 장치를 접속하는 배관은 수 m의 거리가 있고, 배관은 생성물 부착을 방지하기 위해 보온 또는 히터 등으로 승온되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 제3305566호
진공 펌프와 배기 가스 처리 장치를 개별 케이스에 수납했던 배기계 시스템 및 진공 펌프와 배기 가스 처리 장치를 동일 케이스에 수납했던 배기계 시스템 모두에서, 종래의 배기 가스 처리 장치는 이하에 열거한 문제가 있다.
1) 소량의 연료로 배기 가스를 허용 농도(TLV) 이하까지 처리하기 위해, 고온의 화염을 형성할 수 있도록 연료와 산소를 미리 혼합하여 연소시키는 산소 예비 혼합 버너를 사용하고 있기 때문에, 순산소가 유틸리티로서 필요하다.
2) 고온의 화염에 의한 높은 가스 처리 성능을 얻을 수 있는 반면, 생성물이 용융 고화하여 연소기 내에 부착되기 때문에, 메인터넌스 주기가 짧다.
3) 선회 공기 공급 노즐은 단일 단이며, 연소기 내에 공기의 선회류를 형성시키는 것을 주목적으로 하고 있고, 선회 공기에 다른 기능을 부여하지는 않는다.
4) 처리 대상의 배기 가스를 고농도인 채로 화염 근방에서 연소시키기 때문에, 용융ㆍ고화한 생성물이 연소기 내에 부착되기 쉽고, 부착된 생성물을 스크레이퍼에 의해 제거하고 있지만, 미처 제거하지 못한 생성물이 축적되기 때문에, 일정 주기로 연소기 내의 메인터넌스가 필요하다.
5) 처리 대상의 배기 가스의 유입 방향과 선회 공기의 유입 방향을 직교시킴으로써 연소기 내의 가스의 교반 효율을 높이고, 처리 대상의 배기 가스에 산소를 효율적으로 공급하여 화염 근방에서 급속히 연소시킴으로써 높은 처리 성능을 얻을 수 있는 반면, 화염 부근의 연소기 내면에 용융된 생성물이 부착된다.
6) 처리 대상의 배기 가스의 유입 방향은 고정되어 있고, 처리 성능의 조절은 주로 연료의 증감에 의해 행하고 있다.
7) 배기 가스의 처리에 의해 생긴 분체는 탱크 내에 포집하며, 일정량이 된 단계에서 탱크의 메인터넌스를 행하거나 또는 탱크로부터 물과 함께 배출하고 있다.
8) 배기 가스 처리 장치 내를 작은 유량의 공기, 질소에 의해 항상 퍼지하고 있다.
9) 배기 가스를 연소 처리한 후의 연소 가스를 물과 접촉시킴으로써 냉각시키고 있다.
본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 연료를 연소시키기 위한 산소 공급원으로서 공기를 이용한 공기 연소 버너를 사용하여, 배기 가스와 연료를 충분히 희박화할 수 있는 양의 공기를 선회시켜 공급하고, 연소함으로써, 처리 부생성물의 용융이나 제해부 내에 대한 부착 없이 분체인 채로 배출할 수 있는 제해 기능 부가 진공 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일양태는, 진공 펌프의 배기구에, 진공 펌프로부터 배출된 배기 가스를 처리하여 무해화하는 제해부를 부설한 진공 펌프로서, 상기 제해부는, 일단부가 폐색되고 타단부가 개구된 대략 원통 용기형의 통형상체를 구비하고, 상기 통형상체의 상기 일단부측에 처리 대상의 배기 가스를 도입하는 배기 가스 도입구를 형성하고, 상기 타단부측에 처리가 끝난 가스를 배출하는 가스 출구를 형성하고, 상기 통형상체의 둘레벽에, 연료를 분출하는 복수의 연료 노즐을 설치하고, 상기 통형상체의 둘레벽에, 상기 둘레벽의 내주면을 따라서 선회류를 형성하도록 공기를 분출하는 복수의 공기 노즐을 상기 둘레벽의 원주 방향으로 간격을 두고 설치하고, 상기 복수의 공기 노즐은, 상기 통형상체의 축심 방향으로 간격을 두고 복수단으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 연료를 연소시키기 위한 산소 공급원으로서 공기를 이용한 공기 연소 버너를 사용하여, 선회 공기에 의해 산소를 공급하고 있다. 이 때문에, 산소를 유틸리티로서 요구할 필요가 없어진다. 또, 연료와 공기를 개별적으로 선회류로서 연소실 내에 공급하기만 하면 되기 때문에, 제해부의 구조를 단순화할 수 있다.
본 발명에 의하면, 연료를 공기로 연소시키고 또한 처리 대상의 배기 가스를 충분히 희석할 수 있는 양의 선회 공기를 공급할 수 있는 공기 노즐을 설치했기 때문에, 연소 온도를 700℃∼1200℃로 억제할 수 있고, 선회 공기에 의해 처리 대상의 배기 가스를 희박화하고 나서 연소시킬 수 있다. 따라서, 생성물을 용융시키지 않고 분체인 채로 제해부로부터 배출하는 것이 가능해져, 메인터넌스의 용이화, 메인터넌스의 장주기화를 도모할 수 있다. 또, 생성물이 연소실 내에 부착되는 것도 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 복수의 공기 노즐은, 상기 복수의 연료 노즐보다 상기 배기 가스 도입구로부터 떨어진 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 복수의 연료 노즐은, 상기 둘레벽의 내주면을 따라서 선회류를 형성하도록 연료를 분출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 배기 가스 도입구를, 상기 통형상체의 폐색측의 단부에 위치시키거나 또는 상기 둘레벽에 위치시키고, 배기 가스의 유입 방향과 공기의 유입 방향을 직교 또는 평행으로 선택할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 처리 대상의 배기 가스의 유입 방향과 선회 공기의 유입 방향을 평행하게 또는 직교로 하는 것을 선택할 수 있게 되어 있다. 이와 같이, 처리 대상의 배기 가스와 선회 공기의 서로의 유입 방향을 적절하게 선택함으로써, 선회 공기에 의해 연소실 내의 가스를 교반한다. 그리고, 연소실 내의 가스의 교반을 서서히 함으로써, 처리 대상의 배기 가스를 연소실 전체의 넓은 공간에서 연소시켜 생성물의 부착을 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 배기 가스의 유입 방향과 상기 공기의 유입 방향을 평행하게 했을 때, 양 유입 방향을 동일 또는 반대로 선택할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 배기 가스의 유입 방향을 선회 공기의 선회 방향과 동일 방향 또는 역방향으로 선택함으로써, 처리 성능을 변화시킬 수 있다. 이렇게 하여, 선회 공기에 의해 연소실 내의 가스를 최적의 상태로 교반하여, 연료의 유량을 고정시킨 채로 처리 성능의 조절 수단을 준비할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 통형상체의 폐색측의 단부가 하측 혹은 상측에 위치하도록 상기 통형상체를 수직 방향으로 배치한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 통형상체의 폐색측의 단부가 하측에 위치할 때, 상기 복수단의 공기 노즐 중 최하단의 공기 노즐을 하측으로 경사지게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 최하단의 공기 노즐의 방향을 하측으로 향하게 함으로써, 제해부의 바닥부에 대한 공기 분출을 멈추지 않도록 할 수 있다. 이렇게 하여 공기 분출이 멈추지 않도록 함으로써, 선회 공기에 의해 제해부 밖으로 분체를 확실하게 배출할 수 있어, 메인터넌스의 장주기화를 도모할 수 있다. 종래의 장치로 분체를 탱크에 포집하는 방식에서는, 메인터넌스 주기를 늘리기 위해 탱크를 대형화하거나, 분체를 탱크로부터 물과 함께 배출하는 기구를 설치할 필요가 있었지만, 본 발명에 의하면 이러한 대책은 불필요해진다. 또 종래의 장치에서는 연소 가스의 냉각에 물을 이용했지만, 본 발명에서는 가스 냉각이 공기에 의해 행해지기 때문에 물이 불필요해진다. 따라서, 공급수의 유틸리티, 급배수 설비가 불필요해진다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 통형상체의 상기 가스 출구측의 둘레벽에, 연소 가스를 냉각시키기 위한 공기를 분출하는 복수의 공기 노즐을 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 연소용의 공기 노즐에 더하여, 처리후의 연소 가스를 냉각시키기 위해 선회 공기를 공급하는 공기 노즐을 제해부의 후단에 설치하고 있다. 즉, 공기 노즐은, 처리후의 연소 가스 냉각용 공기를 공급하는 노즐이다. 이와 같이 제해부의 후단에 공기 노즐을 설치함으로써, 선회 공기에 의해 처리후의 연소 가스를 약 80℃ 이하까지 냉각시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 제해부에서의 배기 가스 처리 운전을 정지한 후에, 정해진 시간 경과하고 나서, 상기 공기 노즐로부터의 공기의 분출을 정지하도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 배기 가스 처리 운전 정지후, 정해진 지연 시간을 경과한 후에 공기 노즐로부터의 선회 공기의 공급을 정지한다. 이와 같이 지연 시간을 설정함으로써, 선회 공기에 의해 제해부 내의 가스를 퍼지하여, 처리 운전에 의해 생성된 산성 가스를 배출함으로써, 부품의 소모를 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 진공 펌프의 배기구를 분기하고, 분기한 배기구에 각각 상기 제해부를 부설한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 이하에 열거하는 효과를 나타낸다.
(1) 연료를 연소시키기 위한 산소 공급원으로서 공기를 이용한 공기 연소 버너를 사용하여, 선회 공기에 의해 산소를 공급하기 때문에, 산소를 유틸리티로서 요구할 필요가 없어진다. 또, 연료와 공기를 개별적으로 선회류로서 연소실 내에 공급하기만 하면 되기 때문에, 제해부의 구조를 단순화할 수 있다.
(2) 연료를 공기로 연소시키고, 또한 배기 가스와 연료를 충분히 희박화할 수 있는 양의 공기를 선회시켜 공급하기 때문에, 연소 온도를 비교적 낮은 온도로 억제할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 반도체 제조 장치로부터의 배기 가스를 연소 처리했을 때 발생하는 고체 생성물인 SiO2의 융점은 1700℃ 근방이므로, 이 온도 이상에서 연소 처리를 행하면, 생성물이 용융되어 버너 내에 부착되게 된다. 본 발명에 의하면, 배기 가스와 연료를 희박화하여 연소시킴으로써, 생성물을 용융시키지 않는 연소 온도로 하는 것이 가능해진다. 따라서, 생성물을 분체인 채로 배출하는 것이 가능해져, 메인터넌스의 용이화, 메인터넌스의 장주기화를 도모할 수 있다. 또, 생성물이 연소실 내에 부착되는 것도 방지할 수 있다.
(3) 생성물을 용융시키지 않고 분체인 채로 배출하는 것이 가능해져 스크레이퍼가 불필요해지고, 스크레이퍼를 구동시키기 위한 각종 기기류가 불필요해져 제해부의 소형화를 도모할 수 있다.
(4) 선회 공기 공급용의 복수단의 공기 노즐을 설치하고, 복수단의 공기 노즐 중, 공기를 공급하는 단수는 적절하게 선택 가능하며, 또 공기를 공급하는 노즐과 공급하지 않는 노즐을 적절하게 선택함으로써, 연소실 내로의 공기의 공급량 및 공급 위치를 바꿀 수 있다. 따라서, 연료나 공기 유량의 제어 기기를 이용하지 않고서, 배기 가스 처리 성능을 유지 확보하고, 또한 처리 부생성물의 성상을 제어할 수 있다.
(5) 복수단의 공기 노즐을 설치함으로써, 분체를 반송하기 위해 충분한 양의 선회 공기를 공급할 수 있다. 제해부 내에 공급하는 선회 공기에 의해, 제해부 내에서 생성된 분체를 시설 내의 스크러버까지 반송하여 배기 덕트 내에 퇴적시키지 않음으로써, 고객의 배기 덕트의 메인터넌스 부하를 낮출 수 있다.
(6) 연소용의 공기 노즐에 더하여, 처리후의 연소 가스를 냉각시키기 위해 선회 공기를 공급하는 공기 노즐을 제해부의 후단에 설치하고 있기 때문에, 선회 공기에 의해 처리후의 연소 가스를 냉각시킬 수 있어, 연소 가스를 물분무 등을 이용하여 냉각시킬 필요가 없다.
(7) 처리 대상의 배기 가스의 유입 방향과 선회 공기의 유입 방향을 평행하게 또는 직교로 하는 것을 선택할 수 있게 되어 있기 때문에, 선회 공기에 의해 연소실 내의 가스를 서서히 교반할 수 있어, 처리 대상의 배기 가스를 연소실 전체의 넓은 공간에서 연소시켜 생성물의 부착을 방지할 수 있고 배기 가스의 성상에 맞춰 최적의 연소 처리를 행할 수 있다.
도 1의 (a), (b)는, 본 발명의 제해 기능 부가 진공 펌프의 구성예를 나타내는 도면이며, 도 1의 (a)는 모식적 정면도이고, 도 1의 (b)는 모식적 평면도이다.
도 2의 (a), (b)는, 본 발명의 제해 기능 부가 진공 펌프의 다른 구성예를 나타내는 도면이며, 도 2의 (a)는 모식적 정면도이고, 도 2의 (b)는 모식적 평면도이다.
도 3은, 제해 기능 부가 진공 펌프의 제해부의 구성을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 4는, 도 3의 주요부 확대도이다.
도 5는, 본 발명의 제해 기능 부가 진공 펌프의 다른 실시형태를 나타낸 도면이며, 연소실 내에 선회 공기를 공급하는 공기 노즐을 복수단으로 배치한 구성을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제해 기능 부가 진공 펌프의 또 다른 실시형태를 나타낸 도면이며, 처리 대상의 배기 가스의 제해부 내로의 유입 방향과 공기 노즐로부터 유입되는 선회 공기의 유입 방향의 관계를 나타내는 모식적 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 제해 기능 부가 진공 펌프의 실시형태에 관해서 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 도 1 내지 도 6에서, 동일 또는 해당하는 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고 중복 설명을 생략한다.
도 1의 (a), (b)는, 본 발명의 제해 기능 부가 진공 펌프의 구성예를 나타내는 도면이며, 도 1의 (a)는 모식적 정면도이고, 도 1의 (b)는 모식적 평면도이다.
도 1의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제해 기능 부가 진공 펌프는, 진공 펌프(1)의 배기구(1a)에 제해부(10)를 부설한 구성을 구비하고 있다. 진공 펌프(1)는, 1대의 드라이 진공 펌프로 구성해도 좋고, 2대의 드라이 진공 펌프를 직렬로 접속하여 구성해도 좋다. 이들 1대 또는 2대의 드라이 진공 펌프는, 루츠형 드라이 진공 펌프, 스크류형 드라이 진공 펌프 등으로 이루어지며, 이들 드라이 진공 펌프의 구성은 주지되어 있기 때문에 도시 및 설명을 생략한다. 도 1의 (a), (b)에서는, 진공 펌프(1)는 케이스(C)를 구비한 형식의 진공 펌프를 예시하고 있다.
도 2의 (a), (b)는, 본 발명의 제해 기능 부가 진공 펌프의 다른 구성예를 나타내는 도면이며, 도 2의 (a)는 모식적 정면도이고, 도 2의 (b)는 모식적 평면도이다. 도 2의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제해 기능 부가 진공 펌프는, 진공 펌프(1)의 배기구(1a)를 분기하여 2개의 제해부(10, 10)를 부설한 구성을 구비하고 있다.
도 3은, 제해 기능 부가 진공 펌프의 제해부(10)의 구성을 나타내는 모식적 단면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제해부(10)는 전체적으로 원통형의 용기로서 구성되어 있다.
원통 용기형의 제해부(10)는, 세로 방향으로 배치되며, 그 축심이 수직 방향이 되도록 배치되어 있다. 제해부(10)는, 버너에 의해 화염을 형성하여 배기 가스를 연소시키는 연소실(S)을 형성하는 바닥이 있는 원통체(11)와, 이 원통체(11)로부터 정해진 간격 이격되어 원통체(11)를 포위하도록 설치된 외통(12)을 구비하고 있다. 그리고, 원통체(11)와 외통(12) 사이에는, N2 가스를 유지하여 가온하는 가온실(13)이 형성되어 있다. N2 가스는, 외통(12)의 상부에 있는 입구 포트(PIN)로부터 가온실(13)에 유입되어 외통(12)의 하부에 있는 출구 포트(POUT)로부터 유출되도록 되어 있다. 가온된 N2 가스는 진공 펌프(1)에 공급할 수 있게 되어 있다.
제해부(10)의 하부의 둘레벽에는 처리 대상의 배기 가스를 연소실 내에 도입하는 가스 도입구(10IN)가 형성되고, 제해부(10)의 상단에는 처리후의 가스를 배출하는 가스 출구(10OUT)가 형성되어 있다.
제해부(10)에는, 연소실(S)에 공기를 공급하는 복수의 공기 노즐(15)과, 연소실(S)에 연료를 공급하는 복수의 연료 노즐(16)이 설치되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 공기 노즐(15)은, 제해부(10)의 접선 방향에 대하여 정해진 각도를 갖고 연장되고, 원통체(11)의 둘레벽의 내주면을 따라서 선회류를 형성하도록 공기를 분출하도록 되어 있다. 연료 노즐(16)도 마찬가지로 제해부(10)의 접선 방향에 대하여 정해진 각도를 갖고 연장되고, 원통체(11)의 둘레벽의 내주면을 따라서 선회류를 형성하도록 연료를 분출하도록 되어 있다. 공기 노즐(15) 및 연료 노즐(16)은 각각, 제해부(10)의 원주 방향으로 정해진 간격을 두고 복수개 배치되어 있다. 원통체(11)의 바닥부에는, 화염을 검출하기 위한 UV 센서(18)와, 점화를 행하기 위한 점화 플러그(19)가 설치되어 있다.
도 4는, 도 3의 주요부 확대도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 원통체(11)의 바닥부에는 점화 플러그(19)가 설치되고, 점화 플러그(19)의 주위를 둘러싸도록 통형상의 파일럿 버너부(20)가 설치되어 있다. 파일럿 버너부(20)에는, 화염 형성용의 연료를 공급하는 연료 공급구(21)와, 절반 예비 혼합 공기를 공급하는 공기 공급구(22)가 형성되어 있고, 연료 공급구(21)로부터 공급되는 연료에 점화 플러그(19)에 의해 점화하여 파일럿 버너 화염(PB)을 형성하도록 되어 있다.
다음으로, 도 3 및 도 4에 나타내는 제해부(10)에서의 작용에 관해 설명한다.
연료는 제해부(10)에 설치된 복수의 연료 노즐(16)로부터 연소실(S)을 향해서 선회류를 만들어내도록 분출된다. 또, 복수의 공기 노즐(15)로부터 공기가 연소실(S)을 향해서 선회류를 만들어내도록 분출된다. 그리고, 연료와 공기의 혼합기가 파일럿 버너 화염(PB)에 의해 점화되면, 원통체(11)의 내주면에 화염의 선회류(선회 화염)를 형성한다.
한편, 처리 대상의 배기 가스는, 원통체(11)의 내주면에 개구된 배기 가스 도입구(10IN)로부터 상기 연소실(S)을 향해서 분출된다. 이 분출된 배기 가스는 혼합기의 선회 화염과 혼합되어 연소되지만, 이 때, 원주 방향의 모든 연료 노즐(16)로부터 연료가 한 방향으로 강하게 선회하도록 분출되고 있기 때문에, 배기 가스의 연소 효율은 높아진다. 또, 공기 노즐(15)로부터 분출된 공기도 선회하고 있기 때문에, 이 공기류가 화염과 혼합하여 화염의 선회류를 가속하면서, 배기 가스를 산화 분해한다. 처리후의 가스는, 제해부(10)의 상단의 가스 출구(10OUT)로부터 배출되어 고객의 배기 덕트로 배출된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는, 연료를 연소시키기 위한 산소 공급원으로서 공기를 이용한 공기 연소 버너를 사용하여, 선회 공기에 의해 산소를 공급하고 있다. 이 때문에, 산소를 유틸리티로서 요구할 필요가 없어진다. 또, 연료와 공기를 개별적으로 선회류로서 연소실(S) 내에 공급하기만 하면 되기 때문에, 제해부(10)의 구조를 단순화할 수 있다.
본 발명에 의하면, 연료를 공기로 연소시키고 또한 처리 대상의 배기 가스를 충분히 희석할 수 있는 양의 선회 공기를 공급할 수 있는 공기 노즐(15)을 설치했기 때문에, 연소 온도를 700℃∼1200℃로 억제할 수 있고, 선회 공기에 의해 처리 대상의 배기 가스를 희박화하고 나서 연소시킬 수 있다. 따라서, 생성물을 용융시키지 않고 분체인 채로 제해부(10)로부터 배출하는 것이 가능해져, 메인터넌스의 용이화, 메인터넌스의 장주기화를 도모할 수 있다. 또, 생성물이 연소실 내에 부착되는 것도 방지할 수 있다.
종래, 연소실의 내벽면에 용융된 생성물이 부착ㆍ퇴적되었기 때문에, 부착ㆍ퇴적물을 긁어내어 제거하기 위해 스크레이퍼를 설치했지만, 본 발명에 의하면, 생성물을 용융시키지 않고 분체인 채로 제해부(10)로부터 배출하는 것이 가능하므로 스크레이퍼가 불필요해지고, 스크레이퍼를 구동시키기 위한 각종 기기류가 불필요해져 제해부(10)의 소형화를 도모할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 제해 기능 부가 진공 펌프의 다른 실시형태를 나타낸 도면이며, 연소실(S) 내에 선회 공기를 공급하는 공기 노즐을 복수단으로 배치한 구성을 나타내는 모식적 단면도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 제해부(10)는, 제해부(10)의 상하 방향(수직 방향)으로 복수단으로 배치된 공기 노즐(15-1, 15-2, 15-3)을 구비하고 있다. 도시예에서는, 3단의 공기 노즐을 예시했지만, 2단이어도 좋고, 4단 이상이어도 좋다. 각 단의 공기 노즐(15-1∼15-3)은, 도 3에 나타내는 공기 노즐(15)과 마찬가지로, 제해부(10)의 접선 방향에 대하여 정해진 각도를 갖고 연장되고, 연소실(S) 내에 선회류를 형성하도록 공기를 분출하게 되어 있다. 각 단의 공기 노즐(15-1∼15-3)은, 원통체(11)의 원주 방향으로 정해진 간격을 두고 복수개 배치되어 있다. 도 5에 나타내는 제해 기능 부가 진공 펌프의 그 밖의 구성은, 도 3에 나타내는 제해부(10)와 동일하다.
도 5에 나타내는 실시형태에 의하면, 선회 공기 공급용의 복수단의 공기 노즐을 설치하고, 각 단의 공기 노즐(15-1∼15-3)로부터의 선회 공기에 의해 산소를 공급한다. 이 경우, 복수단의 공기 노즐(15-1∼15-3) 중, 공기를 공급하는 단수는 적절하게 선택 가능하며, 또 공기를 공급하는 노즐과 공급하지 않는 노즐을 적절하게 선택함으로써, 연소실(S) 내에 대한 공기의 공급 위치를 바꿀 수도 있다.
상기 구성에 의해, 연료나 공기 유량의 제어 기기를 이용하지 않고서 공기의 공급 단수나 위치를 바꿈으로써, 생성물의 성상을 제어할 수 있다. 선회 공기 공급 위치를 화염의 근처로 할지, 화염으로부터 떨어진 곳으로 할지에 따라서, 처리 대상의 배기 가스가 연소하는 속도를 조절한다. 화염 근처의 1500℃ 이상의 영역에서 연소하면 생성물은 큰 입자가 되지만, 화염으로부터 떨어진 1000℃ 전후의 영역에서 연소하면 미세한 가루가 된다.
본 발명에 의하면, 연료를 공기로 연소시키고 또한 처리 대상의 배기 가스를 충분히 희석할 수 있는 양의 선회 공기를 공급할 수 있도록 복수단의 공기 노즐(15)을 설치했기 때문에, 연소 온도를 700℃∼1200℃로 억제할 수 있고, 선회 공기에 의해 처리 대상의 배기 가스를 희박화하고 나서 연소시킬 수 있다. 따라서, 생성물을 용융시키지 않고 분체인 채로 제해부(10)로부터 배출하는 것이 가능해져, 메인터넌스의 용이화, 메인터넌스의 장주기화를 도모할 수 있다. 또, 생성물이 연소실 내에 부착되는 것도 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수단의 공기 노즐(15-1, 15-2, 15-3)을 설치함으로써, 분체를 반송하기 위해 충분한 양의 선회 공기를 공급할 수 있다. 그리고, 선회 공기에 의해 제해부(10)의 출구 이후의 배기 덕트를 퍼지할 수 있다. 제해부(10) 내에 공급하는 선회 공기에 의해, 제해부(10) 내에서 생성된 분체를 시설 내의 스크러버까지 반송하여 배기 덕트 내에 퇴적시키지 않음으로써, 고객의 배기 덕트의 메인터넌스 부하를 낮출 수 있다. 또, 제해부(10)에서 생성된 분체가 전부 스크러버에 반송되면, 스크러버의 부하는 배기 가스량으로부터 추정할 수 있기 때문에, 스크러버의 메인터넌스 주기를 계획적으로 결정할 수 있다.
통상, 덕트의 폐색은 부정기적으로 발생하며, 또 폐색 개소의 특정, 덕트의 세정은 대규모의 메인터넌스가 필요로 되지만, 본 발명에 의하면, 제해부(10)로부터 충분한 양의 공기를 배기 덕트에 흘릴 수 있기 때문에, 배기 덕트의 폐색을 방지할 수 있다.
도 5에 나타내는 실시형태에서, 최하단의 공기 노즐(15-1)의 방향을 하측으로 향하게 함으로써, 제해부(10)의 바닥부에 대한 공기 분출이 멈추지 않도록 할 수 있다. 이렇게 하여 공기 분출이 멈추지 않도록 함으로써, 선회 공기에 의해 제해부(10) 밖으로 분체를 확실하게 배출할 수 있어, 메인터넌스의 장주기화를 도모할 수 있다. 종래의 장치로 분체를 탱크에 포집하는 방식에서는, 메인터넌스 주기를 늘리기 위해 탱크를 대형화하거나, 분체를 탱크로부터 물과 함께 배출하는 기구를 설치할 필요가 있었지만, 본 발명에 의하면 이러한 대책은 불필요해진다. 또 종래의 장치에서는 연소 가스의 냉각에 물을 이용했지만, 본 발명에서는 가스 냉각이 공기에 의해 행해지기 때문에 물이 불필요해진다. 따라서, 공급수의 유틸리티, 급배수 설비가 불필요해진다.
도 5에 나타내는 실시형태에서는, 연소용의 공기 노즐에 더하여, 처리후의 연소 가스를 냉각시키기 위해 선회 공기를 공급하는 공기 노즐(15C)을 제해부(10)의 후단에 설치하고 있다. 즉, 공기 노즐(15C)은, 처리후의 연소 가스 냉각용 공기를 공급하는 노즐이다. 이와 같이 제해부(10)의 후단에 공기 노즐(15C)을 설치함으로써, 선회 공기에 의해 처리후의 연소 가스를 약 80℃ 이하까지 냉각시킬 수 있다.
도 6은, 본 발명의 제해 기능 부가 진공 펌프의 또 다른 실시형태를 나타낸 도면이며, 처리 대상의 배기 가스의 제해부(10)로의 유입 방향과 공기 노즐(15)로부터 유입되는 선회 공기의 유입 방향의 관계를 나타내는 모식적 단면도이다. 단, 도 6에서는 UV 센서(18)는 도시를 생략하고 있다.
도 6에서 굵은 실선으로 나타낸 바와 같이, 처리 대상의 배기 가스를 제해부(10) 내에 도입하는 배기 가스 도입구(10IN)는, 원통체(11)의 내주면에 개구되어 있고, 배기 가스의 유입 방향과 공기 노즐(15)로부터 유입되는 선회 공기의 유입 방향은 평행하게 되어 있다. 또, 굵은 실선으로 나타낸 바와 같이, 처리 대상의 배기 가스를 제해부(10) 내에 도입하는 배기 가스 도입구(10IN)는, 원통체(11)의 바닥부에 개구되어 있고, 배기 가스의 유입 방향과 공기 노즐(15)로부터 유입되는 선회 공기의 유입 방향은 직교하고 있다. 배기 가스 도입구(10IN)를 원통체(11)의 둘레벽에 설치할지 원통체(11)의 바닥부에 설치할지는 선택할 수 있게 되어 있다.
본 발명에서는, 처리 대상의 배기 가스의 유입 방향과 선회 공기의 유입 방향을 평행하게 또는 직교로 하는 것을 선택할 수 있게 되어 있다. 이와 같이, 처리 대상의 배기 가스와 선회 공기의 서로의 유입 방향을 적절하게 선택함으로써, 선회 공기에 의해 연소실 내의 가스를 교반한다. 그리고, 연소실 내의 가스의 교반을 서서히 함으로써, 처리 대상의 배기 가스를 연소실 전체의 넓은 공간에서 연소시켜 생성물의 부착을 방지할 수 있다. 배기 가스의 유입 방향은 연소실 내에서의 교반 효율에 크게 영향을 미치며, 그것은 그대로 연소 속도에 반영된다. 연소 속도를 낮추고, 연소실 내에 고형의 생성물의 부착을 방지할 수 있다면, 제해부(10)의 메인터넌스는 거의 필요없게 된다. 한편, 소모 부품(O링, UV관, 점화 플러그 등)의 정기 교환은 제외한다.
또, 배기 가스 도입구(10IN)를 원통체(11)의 내주면에 개구하여 처리 대상의 배기 가스의 유입 방향과 선회 공기의 유입 방향을 평행하게 하는 경우, 처리 대상의 배기 가스를 선회 공기와 동일 방향 또는 역방향으로 선회하도록 유입시킬 수 있다. 이와 같이, 배기 가스의 유입 방향을 선회 공기의 선회 방향과 동일 방향 또는 역방향으로 선택함으로써, 처리 성능을 변화시킬 수 있다. 이렇게 하여, 선회 공기에 의해 연소실 내의 가스를 최적의 상태로 교반하고, 연료의 유량을 고정시킨 채로 처리 성능의 조절 수단을 준비할 수 있다.
버너의 사양상, 안정된 연소가 가능한 연료 유량의 폭을 한정해야 하는 경우, 연료 유량을 바꾸기 위해서는, 통상 특수 사양의 부품을 준비할 필요가 있지만, 본 발명에 의하면, 전술한 바와 같이 배기 가스의 유입 방향의 선택이라는 간편한 수단으로 연료 유량 이외에 처리 성능의 조절 수단을 가질 수 있기 때문에, 특수 사양의 부품을 준비할 필요가 없다.
제해부(10)에서는, 처리 대상의 배기 가스의 종류에 따라서는 산성 가스가 생성되는 한편, 연료를 연소시킴으로써 물이 생성되지만, 처리 운전 종료시에 연료의 공급을 정지하고 선회 공기의 공급도 정지한 경우, 상기 물이 결로되고, 거기에 산성 가스가 녹아 들어감으로써, 부품의 부식 소모가 급속하게 진행될 가능성이 있다.
따라서, 본 발명에서는, 배기 가스 처리 운전 정지후, 정해진 지연 시간을 경과한 후에 공기 노즐로부터의 선회 공기의 공급을 정지한다. 이와 같이 지연 시간을 설정함으로써, 선회 공기에 의해 제해부(10) 내의 가스를 퍼지하여, 처리 운전에 의해 생성된 산성 가스를 배출함으로써, 부품의 소모를 방지할 수 있다.
지금까지 본 발명의 실시형태에 관해 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 기술 사상의 범위내에서 여러가지 상이한 형태로 실시되어도 되는 것은 물론이다.
1 : 진공 펌프 1a : 배기구
10 : 제해부 11 : 원통체
12 : 외통 13 : 가온실
15 : 공기 노즐 15-1, 15-2, 15-3 : 공기 노즐
15C : 공기 노즐 16 : 연료 노즐
18 : UV 센서 19 : 점화 플러그
20 : 파일럿 버너부 21 : 연료 공급구
22 : 공기 공급구

Claims (10)

  1. 진공 펌프의 배기구에, 진공 펌프로부터 배출된 배기 가스를 처리하여 무해화하는 제해부를 부설한 진공 펌프로서,
    상기 제해부는, 일단부가 폐색되고 타단부가 개구된 대략 원통 용기형의 통형상체를 구비하고, 상기 통형상체의 상기 일단부측에 처리 대상의 배기 가스를 도입하는 배기 가스 도입구를 형성하고, 상기 타단부측에 처리가 끝난 가스를 배출하는 가스 출구를 형성하고,
    상기 통형상체의 둘레벽에, 연료를 분출하는 복수의 연료 노즐을 설치하고,
    상기 통형상체의 둘레벽에, 상기 둘레벽의 내주면을 따라서 선회류를 형성하도록 공기를 분출하는 복수의 공기 노즐을 상기 둘레벽의 원주 방향으로 간격을 두고 설치하고,
    상기 복수의 공기 노즐은, 상기 통형상체의 축심 방향으로 간격을 두고 복수단으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 제해 기능 부가 진공 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 공기 노즐은, 상기 복수의 연료 노즐보다 상기 배기 가스 도입구로부터 떨어진 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 제해 기능 부가 진공 펌프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 연료 노즐은, 상기 둘레벽의 내주면을 따라서 선회류를 형성하도록 연료를 분출하는 것을 특징으로 하는 제해 기능 부가 진공 펌프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배기 가스 도입구를, 상기 통형상체의 폐색측의 단부에 위치시키거나 또는 상기 둘레벽에 위치시키고, 배기 가스의 유입 방향과 공기의 유입 방향을 직교 또는 평행으로 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 제해 기능 부가 진공 펌프.
  5. 제4항에 있어서, 상기 배기 가스의 유입 방향과 상기 공기의 유입 방향을 평행하게 했을 때, 양 유입 방향을 동일 또는 반대로 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 제해 기능 부가 진공 펌프.
  6. 제1항에 있어서, 상기 통형상체의 폐색측의 단부가 하측 또는 상측에 위치하도록 상기 통형상체를 수직 방향으로 배치한 것을 특징으로 하는 제해 기능 부가 진공 펌프.
  7. 제6항에 있어서, 상기 통형상체의 폐색측의 단부가 하측에 위치할 때, 상기 복수단의 공기 노즐 중 최하단의 공기 노즐을 하측으로 경사지게 한 것을 특징으로 하는 제해 기능 부가 진공 펌프.
  8. 제1항에 있어서, 상기 통형상체의 상기 가스 출구측의 둘레벽에, 연소 가스를 냉각시키기 위한 공기를 분출하는 복수의 공기 노즐을 설치한 것을 특징으로 하는 제해 기능 부가 진공 펌프.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제해부에서의 배기 가스 처리 운전을 정지한 후에, 정해진 시간 경과하고 나서, 상기 공기 노즐로부터의 공기의 분출을 정지하도록 한 것을 특징으로 하는 제해 기능 부가 진공 펌프.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 펌프의 배기구를 분기하고, 분기한 배기구에 각각 상기 제해부를 부설한 것을 특징으로 하는 제해 기능 부가 진공 펌프.
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