JP6310765B2 - Exhaust gas combustion purification system - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造工程から排出される排ガスに含まれる有害成分を燃焼させて除去するための浄化装置に関する。さらに詳細には、半導体製造工程から排出される有害成分を、火炎及び酸素の存在下、高温で接触させ、燃焼することにより無害な物質あるいは容易に無害化できる物質に変えるための浄化装置に関するものである。 The present invention relates to a purification device for burning and removing harmful components contained in exhaust gas discharged from a semiconductor manufacturing process. More particularly, the present invention relates to a purification device for converting harmful components discharged from a semiconductor manufacturing process into harmless substances or substances that can be easily detoxified by contacting them at high temperatures in the presence of flame and oxygen and burning them. It is.
近年の半導体工業の発展とともに、半導体製造工程においては非常に多種のガスが使用されるようになってきている。しかし、これらのガスは人体及び環境にとって有害な物質が多く、工場外へ排出するに先立って浄化することが必須のこととなっている。これらのガス(有害成分)を燃焼させることにより分解処理する燃焼式浄化方法は、排ガスの組成や物性によらず適用することができる便利な方法であり、特に高濃度、大流量の場合は乾式浄化方法や湿式浄化方法と比較して効率的である。 With the development of the semiconductor industry in recent years, a great variety of gases have been used in the semiconductor manufacturing process. However, many of these gases are harmful to the human body and the environment, and it is essential to purify them before they are discharged outside the factory. The combustion purification method that decomposes these gases (hazardous components) by burning them is a convenient method that can be applied regardless of the composition and physical properties of the exhaust gas, especially in the case of high concentrations and large flow rates. It is more efficient than purification methods and wet purification methods.
燃焼式浄化方法においては、有害成分を含む排ガスと、プロパン、LPG、LNG等の燃料ガス、空気または酸素、必要に応じて不活性ガスを、燃焼室において混合し、燃焼させ、有害成分を無害な酸化物あるいは容易に無害化できる物質に変換する処理が行なわれる。従来から使用されている一般的な燃焼式浄化装置は、有害成分を燃焼するための燃焼室と、処理対象の有害成分を含む排ガス、燃料ガス、空気等の酸素含有ガスを燃焼室へ導入するための各配管、ノズルと、燃焼後のガスを燃焼室から排出するための配管等から構成されている。 In the combustion purification method, exhaust gas containing harmful components, fuel gas such as propane, LPG, LNG, etc., air or oxygen, and inert gas as necessary are mixed in the combustion chamber and burned to harm the harmful components. The conversion to a simple oxide or a material that can be easily detoxified is performed. Conventional combustion purification apparatuses that have been used in the past introduce a combustion chamber for burning harmful components, and an oxygen-containing gas such as exhaust gas, fuel gas, air containing harmful components to be treated into the combustion chamber. Each piping for this, a nozzle, and piping for discharging | emitting the gas after combustion from a combustion chamber etc. are comprised.
このような構成の燃焼式浄化装置で有害成分は燃焼され、燃焼処理後の排ガスは排出口より排気されて大気に放出されるか、あるいは次の処理装置へ送られる。しかし、処理対象の有害成分が、例えばシラン、ホスフィン、アルシン、ジボランのようなガスである場合は、燃焼により各々ケイ素、リン、ヒ素、ホウ素の固体粒子状酸化物(粉化物)が生成し、大部分は燃焼室内を通過し、後工程で処理されるが、一部は燃焼室内の側面壁に堆積し、燃焼時間の経過とともにその付着面積、厚みが増加する。その結果、有害成分と、燃料ガス、空気、酸素等との均一な混合が妨げられて完全燃焼が阻害され、燃焼温度の低下、処理対象の有害成分の分解率の低下を生じるだけでなく、粉化物の堆積量が多い場合は失火する虞があった。 In the combustion purification apparatus having such a configuration, harmful components are combusted, and the exhaust gas after the combustion treatment is exhausted from the discharge port and released to the atmosphere or sent to the next processing apparatus. However, when the harmful component to be treated is a gas such as silane, phosphine, arsine, and diborane, solid particulate oxides (powder) of silicon, phosphorus, arsenic, and boron are generated by combustion, Most of the gas passes through the combustion chamber and is processed in a later process, but a part of it is deposited on the side wall in the combustion chamber, and its adhesion area and thickness increase with the passage of combustion time. As a result, uniform mixing of harmful components with fuel gas, air, oxygen, etc. is hindered and complete combustion is inhibited, resulting in a decrease in combustion temperature and a decomposition rate of harmful components to be treated. If the amount of powdered material accumulated is large, there was a risk of misfire.
そのため、特許文献1〜5のように、燃焼室の側面をセラミックや焼結金属等からなる通気性の材料とし、その外周に空気や不活性ガス等の圧力ガス流路を設けて、側面壁を介して該圧力ガスを燃焼室に噴出させることにより、固体粒子状酸化物が燃焼室の側面壁に堆積することを防止する燃焼式浄化装置が開発されている。
前記のような燃焼式浄化装置において、燃焼室の側面壁を通気性のセラミックとした場合、火炎に対する耐熱性、有害成分に対する耐腐食性が、金属等他の材料よりも優れた側面壁とすることができる。しかしながら、セラミックは脆いという欠点があり、火炎の影響によりクラック(裂け目、割れ)が生じ、崩壊したり欠けたりすることにより、燃焼式浄化装置自体や後工程の装置に悪影響を及ぼすことがある。従って、本発明が解決しようとする課題は、燃焼室の側面壁が通気性のセラミックである燃焼式浄化装置において、セラミック壁のクラック、崩壊、欠け等を抑制または防止できる手段等を提供することである。 In the combustion type purifying apparatus as described above, when the side wall of the combustion chamber is made of a breathable ceramic, the side wall is superior to other materials such as metal in terms of heat resistance against flames and corrosion resistance against harmful components. be able to. However, ceramics have the disadvantage that they are brittle, and cracks (cracks, cracks) are generated due to the influence of the flame, which can cause adverse effects on the combustion purification apparatus itself and on the subsequent process apparatus by collapse or chipping. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide means or the like that can suppress or prevent cracks, collapse, chipping, etc. of the ceramic wall in the combustion purification device in which the side wall of the combustion chamber is a breathable ceramic. It is.
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、前述のような燃焼式浄化装置において、セラミック壁を背後及び下方から支持するための金属支持体を設けることにより、熱伝導率が低いセラミックからなる燃焼室の側面全体の温度が、金属支持体を設けない場合より均一化され、装置の長期使用によるクラック、崩壊、欠け等の進行が遅くなるとともに、崩壊や欠けが発生した場合であっても、金属支持体によりセラミック壁の破片の流出が抑制または防止され、燃焼式浄化装置や後工程の装置への悪影響を少なくできることを見出し、本発明の排ガスの浄化装置に到達した。 As a result of intensive studies to solve these problems, the inventors of the present invention have provided a metal support for supporting the ceramic wall from behind and below in the combustion purification device as described above, thereby providing thermal conductivity. The temperature of the entire side surface of the combustion chamber made of low ceramic was made more uniform than when no metal support was provided, and the progress of cracks, collapse, chipping, etc. was slowed due to long-term use of the device, and collapse or chipping occurred. Even in this case, it was found that the outflow of the ceramic wall debris was suppressed or prevented by the metal support, and the adverse effect on the combustion type purification apparatus and the subsequent process apparatus could be reduced, and the exhaust gas purification apparatus of the present invention was reached. .
すなわち本発明は、半導体製造工程から排出される排ガスに含まれる有害成分を燃焼する燃焼室、火炎を該燃焼室へ導入するノズル、排ガスを該燃焼室へ導入するノズル、該燃焼室の側面を構成する通気性のセラミック壁、該セラミック壁の外周に設けられた酸素含有ガス流路、該流路に酸素含有ガスを導入する酸素含有ガス導入口、及び燃焼処理後のガスを外部へ排出する排出口を備えた燃焼式浄化装置であって、燃焼室の側面を構成する通気性のセラミック壁を、背後及び下方から支持する金属支持体を設けてなることを特徴とする排ガスの燃焼式浄化装置である。 That is, the present invention provides a combustion chamber for burning harmful components contained in exhaust gas discharged from a semiconductor manufacturing process, a nozzle for introducing flame into the combustion chamber, a nozzle for introducing exhaust gas into the combustion chamber, and a side surface of the combustion chamber. The air-permeable ceramic wall to be formed, the oxygen-containing gas channel provided on the outer periphery of the ceramic wall, the oxygen-containing gas inlet for introducing the oxygen-containing gas into the channel, and the gas after the combustion treatment are discharged to the outside. A combustion-type purification apparatus having an exhaust port, comprising a metal support that supports a breathable ceramic wall constituting a side surface of a combustion chamber from behind and below, and a combustion-type purification of exhaust gas Device.
本発明の排ガスの浄化装置においては、燃焼室の側面を構成する通気性のセラミック壁の背面に熱伝導率が高い金属支持体を設けるので、通気性のセラミック壁の温度が金属支持体を設けない場合より均一化され、火炎の影響によるセラミック壁の劣化を遅くすることが可能となる。その結果、セラミック壁のクラック、崩壊、欠け等の進行を抑制または防止することができる。また、セラミック壁の崩壊や欠けが発生した場合であっても、金属支持体によりセラミック壁の破片の流出が抑制または防止され、燃焼式浄化装置や後工程の装置への悪影響を抑制または防止することができる。 In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, a metal support having a high thermal conductivity is provided on the back side of the breathable ceramic wall constituting the side surface of the combustion chamber, so that the temperature of the breathable ceramic wall is provided with the metal support. It is possible to make the ceramic wall more uniform and to slow down the deterioration of the ceramic wall due to the influence of the flame. As a result, it is possible to suppress or prevent the progress of cracks, collapse, chipping and the like of the ceramic wall. Further, even when the ceramic wall is collapsed or chipped, the metal support suppresses or prevents the outflow of the ceramic wall debris, thereby suppressing or preventing the adverse effects on the combustion purification device and the subsequent device. be able to.
本発明は、半導体製造工程から排出される排ガスに含まれる有害成分を燃焼する燃焼室、火炎を該燃焼室へ導入するノズル、排ガスを該燃焼室へ導入するノズル、該燃焼室の側面を構成する通気性のセラミック壁、該セラミック壁の外周に設けられた酸素含有ガス流路、該流路に酸素含有ガスを導入する酸素含有ガス導入口、及び燃焼処理後のガスを外部へ排出する排出口を備えた燃焼式浄化装置に適用される。 The present invention comprises a combustion chamber for burning harmful components contained in exhaust gas discharged from a semiconductor manufacturing process, a nozzle for introducing flame into the combustion chamber, a nozzle for introducing exhaust gas into the combustion chamber, and a side surface of the combustion chamber A gas-permeable ceramic wall, an oxygen-containing gas channel provided on the outer periphery of the ceramic wall, an oxygen-containing gas inlet for introducing the oxygen-containing gas into the channel, and an exhaust for discharging the gas after the combustion treatment to the outside It is applied to a combustion type purification apparatus having an outlet.
本発明の排ガスの燃焼式浄化装置で処理できる有害成分としては、アルシン、ホスフィン、シラン、ジシラン、ジクロロシラン、ジボラン、セレン化水素、ゲルマン等の水素化物ガス、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、四フッ化珪素、四塩化珪素、四塩化チタン、塩化アルミニウム、四フッ化ゲルマニウム、六フッ化タングステン等の酸性ガス、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ヒドラジン等の塩基性ガス、パーフルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン等のハロゲン化炭素等を例示することができる。また、燃料ガスとしては、プロパンガス、天然ガス等を使用することができる。これらのガスは、必要に応じ窒素等の不活性ガスと共に用いられる。 As harmful components that can be treated by the exhaust gas combustion purification device of the present invention, arsenic, phosphine, silane, disilane, dichlorosilane, diborane, hydrogen selenide, germane and other hydride gases, boron trifluoride, boron trichloride, Acid gases such as silicon tetrafluoride, silicon tetrachloride, titanium tetrachloride, aluminum chloride, germanium tetrafluoride, tungsten hexafluoride, basic gases such as ammonia, monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, hydrazine, perfluorocarbon, Examples thereof include halogenated carbon such as hydrofluorocarbon. Moreover, propane gas, natural gas, etc. can be used as fuel gas. These gases are used together with an inert gas such as nitrogen as necessary.
以下、本発明の排ガスの燃焼式浄化装置を、図1〜図6に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
尚、図1は、本発明の排ガスの燃焼式浄化装置の一例を示す縦断面の構成図である。図2は、図1におけるa−a’断面図である。図3は、本発明の排ガスの燃焼式浄化装置の図1以外の一例を示す縦断面の構成図である。図4は、図3におけるb−b’断面図である。図5は、本発明の排ガスの燃焼式浄化装置のセラミック壁の例を示す部分拡大断面図である。図6は、本発明の排ガスの燃焼式浄化装置に水槽及びスクラバーの設備を結合した浄化装置の例を示す縦断面の構成図である。
Hereinafter, the exhaust gas combustion purification apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an exhaust gas combustion purification device of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line aa ′ in FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional configuration diagram showing an example other than FIG. 1 of the exhaust gas combustion purification apparatus of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along the line bb ′ in FIG. FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of a ceramic wall of the exhaust gas combustion purification device of the present invention. FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing an example of a purification device in which a water tank and a scrubber facility are combined with the exhaust gas combustion purification device of the present invention.
本発明の排ガスの燃焼式浄化装置は、図1、図2に示すように、半導体製造工程から排出される排ガスに含まれる有害成分を燃焼する燃焼室1、火炎を燃焼室1へ導入するノズル2、排ガスを燃焼室1へ導入するノズル3、燃焼室1の側面を構成する通気性のセラミック壁4、セラミック壁4の外周に設けられた酸素含有ガス流路5、流路5に酸素含有ガスを導入する酸素含有ガス導入口6、及び燃焼処理後のガスを外部へ排出する排出口7を備えた燃焼式浄化装置であって、燃焼室1の側面を構成する通気性のセラミック壁4を、背後及び下方から支持する金属支持体8を設けてなる燃焼式浄化装置である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust gas combustion purifying apparatus of the present invention includes a
本発明の排ガスの燃焼式浄化装置は、燃焼室1の側面に、円筒の通気性及び断熱性を有するセラミックからなる側面壁が設けられ、燃焼室1において排ガスが高温度の火炎に接触するとともに、セラミック壁4から供給される空気等の酸素含有ガスと接触して、排ガスに含まれる有害成分が燃焼(熱分解)される。その際、有害成分の種類によっては粉化物が生成するが、図1において矢印で示すような酸素含有ガスの流れにより、粉化物のセラミック壁4の表面への堆積を防止することができる。
In the exhaust gas combustion purifying apparatus of the present invention, a side wall made of a ceramic having air permeability and heat insulation is provided on the side surface of the
そして、本発明の排ガスの燃焼式浄化装置は、セラミック壁4が背後及び下方から金属支持体8により支持された構成を備えたものである。金属支持体8は、図1に示すように、セラミック壁4を背後から支持する金属支持体8’とセラミック壁4を下方から支持する金属支持体8”からなる。金属支持体8の材質としては、金属であれば特に制限されることはなく、炭素鋼、クロム鋼、モリブデン鋼、マンガン鋼、ニッケル鋼、ステンレス鋼等を使用することができるが、これらの中でもステンレス鋼を使用することが好ましい。
The exhaust gas combustion purification apparatus of the present invention has a configuration in which the
また、金属支持体8’は通常は円筒形であり、金属支持体8”は通常は円環状である。金属支持体8’の表面の形態としては、充分な通気性を有しセラミック壁4を支持することができれば、特に制限されることはないが、例えば後述するセラミック壁4の表面の形態と同一あるいは類似の形態とすることができる。尚、金属支持体8は、セラミック壁4と接着剤等により固定して接触していてもよいが、セラミック壁4に固定されることなく全部または一部が接触する形態であってもよい。金属支持体8’及び金属支持体8”の厚みは、通常は0.5〜20mmである。
The
本発明の排ガスの燃焼式浄化装置においては、図3及び図4に示すように、さらにセラミック壁4の下部の燃焼室側表面に、セラミック壁4を燃焼室側から支持する金属支持体8’’’を設けることができる。これにより、セラミック壁4の崩壊や欠けが発生した場合に、セラミック壁4の破片の下流側への流出、燃焼式浄化装置や後工程の装置への悪影響を抑制または防止する効果が向上する。金属支持体8’’’は、通常は円筒状または円環状であり、材質、厚み、及びセラミック壁4との接触状態も金属支持体8’と同様であるが、通気性であっても非通気性であってもよい。
In the exhaust gas combustion purification apparatus of the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, a
本発明において、セラミック壁4の表面の形態としては、例えば図5に示すような構成を挙げることができる。図5(1)(2)は針孔を有する壁の部分拡大断面図であり、その孔径(直径)は、通常は0.01〜3.0mm、好ましくは0.02〜1.0mmである。尚、孔9は円形に限られず、そのような場合の孔の大きさは、前記の孔径に相当する大きさである。孔の配列も縦横に規則的に配置したり、ランダムに配置したものを用いることができる。図5(3)は線状の間隙10を有する壁の部分拡大断面図であり、その間隙は、通常は0.005〜2.0mm、好ましくは0.01〜1.0mmである。図5(4)は格子窓状の間隙11を有する壁の部分拡大断面図であり、その間隙は正方形に換算した場合の一辺の長さとして、通常は0.01〜3.0mm、好ましくは0.02〜1.0mmである。また、セラミック壁4の表面の形態は、これらに限られるものではなく、例えばこれらのほかに、繊維状セラミックが積層された積層体、多数の粒子状セラミックが積層された積層体、細孔を有する多孔質セラミック等の形態を挙げることができる。
In the present invention, examples of the form of the surface of the
尚、セラミック壁4の孔、間隙が前記の範囲より大きい場合は、燃焼室1への酸素含有ガスの流れが偏り、ガスの流量が多い部分と少ない部分が生じる虞があり、ガスの流量が少ない部分では粉化物が堆積する虞がある。また、前記の範囲より小さい場合は、短時間で孔、間隙が粉化物等により閉塞する虞がある。さらに、セラミック壁4の通気性部分は、いずれの形態においても、好ましくは空隙率あるいは気孔率が50〜90%程度となるようにされる。空隙率あるいは気孔率が50%未満の場合は、粉化物が壁面に堆積する虞があり、空隙率あるいは気孔率が90%を越える場合は、側面壁の強度が低下する虞がある。
また、セラミック壁4の厚さは、燃焼室1の大きさ、有害成分の分解条件等により一概に特定することはできないが、通常は2〜50mm、好ましくは5〜30mmである。
If the holes and gaps of the
Moreover, although the thickness of the
本発明の排ガスの燃焼式浄化装置においては、通常は前記のようなセラミック壁4の外周全体にわたり、酸素含有ガス流路5が設けられる。酸素含有ガス流路5の幅は、通常は5〜200mm、好ましくは10〜100mmである。有害成分を処理する際には燃焼室1の温度は500〜1200℃の高温になり、このような構成とすることにより、燃焼室1の熱が外部に拡散することを防止できる。尚、酸素含有ガス流路5の外壁は、セラミック壁4の形状と合ったものであり、通常は円筒形である。
In the exhaust gas combustion purification apparatus of the present invention, the oxygen-containing
また、本発明において、酸素含有ガスを流路5に導入するための酸素含有ガス導入口6は、導入口6から導入された酸素含有ガスが、環状の酸素含有ガス流路5を旋回するような方向に設定される。酸素含有ガス導入口6は、通常は環の接線方向に対して±30度の角度の範囲内、好ましくは実質的に環の接線方向に酸素含有ガスが導入できるように設定される。このような構成とすることにより、流路5内のいずれの個所においても、酸素含有ガスが滞留、偏流することを防止でき、酸素含有ガスを均一な流量及び温度で燃焼室1へ導入することが可能となる。
In the present invention, the oxygen-containing
また、酸素含有ガス流路5は、排ガスの導入方向(図1においては上下方向)に、複数個に区切り、各々の流路に導入する酸素含有ガスの流量等をコントロールすることも可能である。このような場合、酸素含有ガスの旋回方向は、互いに同じ方向となるように設定しても、互いに反対方向となるように設定してもよい。しかし、側面壁が酸素含有ガスを流路内の旋回方向を維持して燃焼室1へ導入できるような構成の場合は、隣接する流路内の酸素含有ガスの旋回方向を互いに反対方向となるように設定して、燃焼室内におけるガスの混合を容易にすることが好ましい。
Further, the oxygen-containing
本発明の排ガスの浄化装置においては、燃焼室1の直前で燃料と酸素含有ガスが混合され、燃焼するように設定される。燃料の燃焼の際には、火炎の先端が燃焼室1に入ってもよいし入らなくてもよい。また、図1に示すように、排ガスを燃焼室1へ導入するノズル3は、通常は、火炎を燃焼室1へ導入するノズル2の外周側に設置される。尚、本発明においては、酸素含有ガス流路5のほか、火炎を燃焼室1へ導入するノズル2の周辺にも、酸素含有ガスを燃焼室1へ導入するノズルを設けることができる。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the fuel and the oxygen-containing gas are mixed immediately before the
本発明の排ガスの浄化装置において、燃焼処理後のガスは、図6に示すように、排出口7の下流側に設けられたスプレーノズル13から噴出する冷却水により冷却された後、大気に放出されるか、あるいは次の処理工程に送られるが、次の処理工程に送られるような場合、本発明の排ガスの浄化装置においては、このような処理工程を実施するための設備を併せて装備することも可能である。
図6の水槽17及びスクラバーの設備は、本発明の排ガスの浄化装置により処理した排ガスについて、処理後のガスに含まれる粉化物の除去、及び新たに生成した有害成分(容易に無害化できる成分)の除去を行なうためのものであり、本発明においては必須の設備ではないが、これらの設備を備えることが好ましい。すなわち、本発明においては、燃焼室1の排出側に、粉化物の除去部及び/または酸性ガスの除去部を設けた排ガスの浄化装置とすることが好ましい。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the gas after the combustion treatment is cooled to the cooling water ejected from the
The
例えば、本発明の排ガスの浄化装置により、アルシン、ホスフィン、シラン、ジボラン等の水素化物を処理した場合は、燃焼により各々ヒ素、リン、ケイ素、ホウ素等の固体粒子状酸化物が生成する。また、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、四フッ化珪素、四塩化珪素、C2F6等のハロゲン化物を処理した場合は、新たに塩化水素、フッ化水素等の酸性ガス(容易に無害化できる成分)が生成する。図6の浄化装置においては、粉化物は主にスプレーノズル13からの散水、及び多孔板19における捕捉により除去することが可能である。また、本発明の排ガスの浄化装置とスクラバー設備間の配管16は、粉化物が容易に水槽17へ洗い流されるようにスクラバー設備側に傾斜させることが好ましい。
For example, when hydrides such as arsine, phosphine, silane, and diborane are treated with the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, solid particulate oxides such as arsenic, phosphorus, silicon, and boron are generated by combustion. In addition, when a halide such as boron trifluoride, boron trichloride, silicon tetrafluoride, silicon tetrachloride, or C 2 F 6 is treated, a new acidic gas such as hydrogen chloride or hydrogen fluoride (which is easily harmless) Component that can be converted into In the purification device of FIG. 6, the pulverized material can be removed mainly by watering from the
本発明の排ガスの浄化装置に、水槽17及びスクラバーの設備を結合した図6に示すような浄化装置を用いた場合、塩化水素、フッ化水素等の酸性ガスは、主に充填材20により除去することが可能である。また、デミスター21により水分も併せて除去することができる。尚、図6において、12は冷却配管、14はフローメーター、15はポンプ、18は排水管、22は処理後のガスを外部へ排出する排出口を表わす。
When the purification apparatus as shown in FIG. 6 in which the
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by these.
[実施例1]
(浄化装置の製作)
円筒形の燃焼室1(高さ500mm、直径200mm)、火炎を該燃焼室1へ導入するノズル2、排ガスを燃焼室1へ導入するノズル3、燃焼室1の側面を構成するアルミナ製の円筒形のセラミック壁4(厚さ15mm)、セラミック壁4を背後及び下方から支持するステンレス鋼(SUS316)製の金属支持体8(厚さ5mm)、環状の酸素含有ガス流路5(幅20mm)、酸素含有ガス導入口6、及び燃焼後のガスを外部へ排出する排出口7を有する図1、図2に示すような構成の浄化装置を製作した。尚、セラミック壁4は、直径10〜100μmに相当する微多孔を有し、セラミック壁4を背後から支持する金属支持体8’は、直径2mmの孔を有しセラミック壁4よりも通気性が高い金属支持体であった。また、セラミック壁4の内部(厚み方向の中央部)に、50mm間隔で上下方向に9個の温度センサーを設置した。
[Example 1]
(Production of purification equipment)
A cylindrical combustion chamber 1 (height 500 mm, diameter 200 mm), a
前述のように製作した浄化装置の燃焼室1の下部に、スプレーノズル13、浄化装置の右下部には、縦300mm、横300mm、高さ300mmの水槽17を設置し、さらに水槽17の上部には、多孔板19、ポリプロピレン樹脂を主材とする充填材20、及びデミスター21を有するスクラバーを設置した。また、浄化装置の下部と水槽を、傾斜した配管で接続し、フローメーター14、ポンプ15等を接続して、図6に示すような装置を完成した。尚、スプレーノズル13は、噴出する冷却水がセラミック壁4に接触しないように、セラミック壁と充分な距離を設けて設置した。
At the lower part of the
(浄化装置の燃焼処理試験)
水槽に深さが150mmになるまで水を注入した後、ポンプ等を稼動してスプレーノズル13から水を噴出させた。また、プロパン(流量15L/min)と空気(流量440L/min)を混合し燃焼させて、ノズルから燃焼室1に導入するとともに、空気を4個の酸素含有ガス導入口から37.5L/minずつ、合計150L/minの流量で側面壁を介して燃焼室1に導入した。次に、排ガスとしてのシラン(流量10L/min)を含む窒素ガス(流量490L/min)を、4個の各ノズルから125L/min、合計500L/minで燃焼室1に導入して燃焼処理を行なった。
(Purification treatment combustion treatment test)
After water was poured into the water tank until the depth reached 150 mm, a pump or the like was operated to eject water from the
シランの燃焼処理は燃焼状態が安定した後1時間行ない、この間セラミック壁4の温度分布を確認するために、温度センサーによりセラミック壁4の各測定場所の温度を測定した。その結果、上から3番目に設置された測定場所で最高温度約780℃が測定され、最下部の測定場所で測定された最低温度との差の平均は、約200℃であることがわかった。
The combustion treatment of silane was performed for 1 hour after the combustion state was stabilized. During this time, in order to confirm the temperature distribution of the
[実施例2]
(浄化装置の製作)
実施例1の浄化装置の製作において、セラミック壁4の厚さを17mm、セラミック壁4を背後から支持する金属支持体8’の厚さを3mmに変更し、新たにセラミック壁4を燃焼室側から支持する金属支持体8’’’(厚さ3mm、高さ20mm)を設けたほかは、実施例1と同様にして浄化装置を製作した。さらに、実施例1と同様にして、燃焼室1の下部にスプレーノズル13、浄化装置の右側にスクラバーを設置して、図6に示すような装置を完成した。
[Example 2]
(Production of purification equipment)
In the manufacture of the purification device of Example 1, the thickness of the
(浄化装置の燃焼処理試験)
実施例1の浄化装置の燃焼処理試験において、前述の浄化装置を用いたほかは、実施例1と同様にして、燃焼処理試験を行なった。その結果、上から3番目に設置された測定場所で最高温度約790℃が測定され、最下部の測定場所で測定された最低温度との差の平均は、約230℃であることがわかった。実施例1と比較して、セラミック壁4の最高温度と最低温度との差が大きくなったが、この原因はセラミック壁4を燃焼室側から支持する金属支持体8’’’の厚さを、実施例1の場合より2mm薄くしたため、熱伝導が悪化したことによると考えられる。
(Purification treatment combustion treatment test)
In the combustion treatment test of the purification device of Example 1, a combustion treatment test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the purification device described above was used. As a result, it was found that the maximum temperature of about 790 ° C. was measured at the third measurement place installed from the top, and the average difference from the minimum temperature measured at the bottom measurement place was about 230 ° C. . Compared with Example 1, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature of the
[比較例1]
(浄化装置の製作)
実施例1の浄化装置の製作において、セラミック壁4の厚さを20mmとし、金属支持体8を設けなかったほかは、実施例1と同様にして浄化装置を製作した。さらに、実施例1と同様にして、燃焼室1の下部にスプレーノズル13、浄化装置の右側にスクラバーを設置して、図6に示すような装置を完成した。
[Comparative Example 1]
(Production of purification equipment)
In the production of the purification device of Example 1, the purification device was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the
(浄化装置の燃焼処理試験)
実施例1の浄化装置の燃焼処理試験において、前述の浄化装置を用いたほかは、実施例1と同様にして、燃焼処理試験を行なった。その結果、上から3番目に設置された測定場所で最高温度約810℃が測定され、最下部の測定場所で測定された最低温度との差の平均は、約300℃であることがわかった。実施例1及び実施例2と比較して、セラミック壁4の最高温度と最低温度との差が大きくなったが、この原因はセラミック壁4を燃焼室側から支持する金属支持体8’’’がないため、熱伝導が大幅に悪化したことによると考えられる。
(Purification treatment combustion treatment test)
In the combustion treatment test of the purification device of Example 1, a combustion treatment test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the purification device described above was used. As a result, it was found that the maximum temperature of about 810 ° C. was measured at the third measurement place installed from the top, and the average difference from the minimum temperature measured at the bottom measurement place was about 300 ° C. . Compared with Example 1 and Example 2, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature of the
以上のように、本発明の排ガスの燃焼式浄化装置は、実施例に示すように、燃焼室の側面を構成する通気性のセラミック壁の背面に熱伝導率が高い金属支持体を設けるので、通気性のセラミック壁の最高温度と最低温度の差が小さくなり、金属支持体を設けない場合より温度が均一化される。その結果、火炎の影響によるセラミック壁の劣化を遅くさせることが可能となる。 As described above, as shown in the embodiment, the exhaust gas combustion purification device of the present invention is provided with the metal support having high thermal conductivity on the back surface of the breathable ceramic wall constituting the side surface of the combustion chamber. The difference between the maximum temperature and the minimum temperature of the breathable ceramic wall is reduced, and the temperature is made more uniform than when no metal support is provided. As a result, deterioration of the ceramic wall due to the influence of the flame can be delayed.
1 燃焼室
2 火炎を燃焼室へ導入するノズル
3 排ガスを燃焼室へ導入するノズル
4 セラミック壁
5 酸素含有ガス流路
6 酸素含有ガスの導入口
7 排出口
8 金属支持体
8’セラミック壁を背後から支持する金属支持体
8”セラミック壁を下方から支持する金属支持体
8’’’ セラミック壁を燃焼室側から支持する金属支持体
9 孔
10 線状の間隙
11 格子窓状の間隙
12 冷却配管
13 スプレーノズル
14 フローメーター
15 ポンプ
16 排ガスの浄化装置とスクラバー設備間の配管
17 水槽
18 排水管
19 多孔板
20 充填材
21 デミスター
22 処理後のガスを外部へ排出する排出口
DESCRIPTION OF
Claims (7)
燃焼室の側面を構成する通気性のセラミック壁を、背後及び下方から支持する金属支持体を設けてなり、
前記金属支持体の表面の形態は、前記セラミック壁の表面の形態と同一又は類似の形態であり、
前記金属支持体は、前記セラミック壁に固定されることなく全部又は一部が接触する、排ガスの燃焼式浄化装置。 Combustion chamber that burns harmful components contained in exhaust gas discharged from the semiconductor manufacturing process, nozzle that introduces flame into the combustion chamber, nozzle that introduces exhaust gas into the combustion chamber, and air permeability that constitutes the side surface of the combustion chamber A ceramic wall, an oxygen-containing gas channel provided on the outer periphery of the ceramic wall, an oxygen-containing gas inlet for introducing an oxygen-containing gas into the channel, and an outlet for discharging the gas after the combustion treatment to the outside A combustion purification device,
The breathable ceramic wall constituting a side face of the combustion chamber, Ri Na provided a metal support supporting from behind and below,
The form of the surface of the metal support is the same or similar to the form of the surface of the ceramic wall,
The exhaust gas combustion purification apparatus , wherein the metal support is in contact with all or part of the metal support without being fixed to the ceramic wall .
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