電気ヒータおよび該ヒータを用いた半導体排ガス処理装置
【課題】 発熱抵抗体の発熱能力を最大限発揮させることができると共に、リード線の断線や保護管の破損を防止して長時間安定して使用することが可能な電気ヒータを提供する。
【解決手段】 セラミックからなる筒状の保護管１２と、螺旋状に巻回され、保護管１２内に挿入されてなる発熱抵抗体１４と、保護管１２内に流し込まれたキャスタブル１６ａが固化して保護管１２内部を密閉した絶縁層１６とで構成されていることを特徴とする。かかる構成により、発熱抵抗体の絶縁性を確保することができると共に、ヒートショックに起因する保護管の破損を防止することができる。このため、電気ヒータの耐久性を向上させることができる。
【解決手段】 セラミックからなる筒状の保護管１２と、螺旋状に巻回され、保護管１２内に挿入されてなる発熱抵抗体１４と、保護管１２内に流し込まれたキャスタブル１６ａが固化して保護管１２内部を密閉した絶縁層１６とで構成されていることを特徴とする。かかる構成により、発熱抵抗体の絶縁性を確保することができると共に、ヒートショックに起因する保護管の破損を防止することができる。このため、電気ヒータの耐久性を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１０００℃以上の高温で長時間使用することが可能な電気ヒータと該ヒータを用いた半導体排ガス処理装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶等の製造プロセスで使用される様々な種類のフッ素化合物のガス(以下、「ＰＦＣs等」という)は、地球温暖化係数(ＧＷＰ)がＣＯ2に比べて数千〜数万倍と非常に大きく、大気寿命もＣＯ2に比べて数千〜数万年と長い(つまり極めて分解され難い安定な化合物である)ことから、大気中へ少量排出した場合でも、その影響は甚大なものとなる。
【０００３】
このため、このようなＰＦＣs等を含む半導体排ガスは、入口スクラバ，出口スクラバおよび前記入口スクラバと出口スクラバとの間に配設された排ガス処理塔などを備える半導体排ガス処理装置で熱酸化分解を行なった後、大気中へと排出されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、従来の電気加熱式の半導体排ガス処理装置では、図６に示すような電気ヒータを用いて前記半導体排ガスを熱酸化分解していた。すなわち、有底筒状の金属製或いはセラミック製保護管２の内部に、ニクロム線やカンタル(サンドビックAB社登録商標；以下同じ)線などの金属線を螺旋状に巻回した発熱抵抗体３を配設すると共に、当該保護管２の内部にマグネシア粉末などのセラミック粉末４を充填した片持ち式の電気ヒータ１が用いられていた。
【０００５】
この電気ヒータ１は、螺旋状の発熱抵抗体３の両端部に接続されたリード線５ａ及び５ｂを介して発熱抵抗体３に電流を流すことにより当該発熱抵抗体３が発熱し、排ガス処理塔内部の温度を８００℃程度の高温に加熱するものであり、この熱で排ガス処理塔内部を通過するＰＦＣs等を熱酸化分解していた。
【特許文献１】特開２００４−３４９４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような電気ヒータ１を用いた半導体排ガス処理装置では、電気ヒータ１を１０００℃近い温度で発熱させて使用した場合や長時間稼働させた場合、発熱抵抗体３の保護管２底部側端部に接続したリード線５ａが発熱抵抗体３の発する熱によって損傷し、最悪の場合にはリード線５ａが断線して電気ヒータ１が使用できなくなるという問題があった。
【０００７】
また、保護管２の内部には、発熱抵抗体３からの熱伝導をよくすると共に、発熱抵抗体３の短絡を防止すべくマグネシア(ＭｇＯ)粉末などのセラミック粉末４が充填されているが、このセラミック粉末４が充填された保護管２は管壁が薄いため、特に保護管２を耐蝕性に優れるセラミックスで構成した場合には、電気ヒータ１を１０００℃近い温度で発熱させたり、当該ヒータ１の発熱と冷却とを繰り返した場合、ヒートショックによって保護管２にクラックが発生し、電気ヒータ１が損傷するという問題があった。したがって、従来の電気ヒータ１では、発熱抵抗体３の発熱能力を最大限まで引き出すことができず、最大で８００℃程度までしか昇温させることができなかった。このため、このような電気ヒータ１を用いた半導体排ガス処理装置では、パーフルオロカーボンなど特に分解が困難なＰＦＣsを完全に分解することができないという問題があった。
【０００８】
それゆえに、本発明の主たる課題は、発熱抵抗体の発熱能力を最大限発揮させることができると共に、リード線の断線や保護管の破損を防止して長時間安定して使用することが可能な電気ヒータを提供することである。
【０００９】
また、本発明の更なる課題は、このような電気ヒータを用い、長時間連続運転が可能であり、パーフルオロカーボンなどの特に分解が困難な化合物をも分解・除害することが可能な半導体排ガス処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した発明は、「セラミックからなる筒状の保護管１２と、螺旋状に巻回され、保護管１２内に挿入された発熱抵抗体１４と、保護管１２内に流し込まれたキャスタブル１６ａが固化して保護管１２内部を密閉した絶縁層１６とで構成されている」ことを特徴とする電気ヒータ１０である。
【００１１】
この発明では、保護管１２内部にスラリー状のキャスタブル１６ａを流し込み、該キャスタブル１６ａを固化して保護管１２内部を隙間なく密閉する絶縁層１６を形成しているので、発熱時に発熱抵抗体１４が空気に触れて酸化するのを防止することができる。
【００１２】
また、保護管１２内ではこの絶縁層１６によって発熱抵抗体１４が挿入時の形状のまましっかりとホールドされているので、発熱により発熱抵抗体１４が軟化した場合であっても、この発熱抵抗体１４どうしが接触してショートするのを防止することができる。
【００１３】
さらに、このキャスタブル１６ａは電気抵抗が極めて大きく、かかるキャスタブル１６ａでその表面全体が被覆された発熱抵抗体１４では、近接する発熱抵抗体１４間に電流が流れてショートするのを完全に防止することができる。
【００１４】
そして、このようにキャスタブル１６ａを固化して絶縁層１６を設けることによって、保護管１２内部の絶縁層１６と保護管１２の管壁とが一体化するようになり、しかも電気ヒータ１０全体の熱容量が大きくなるので、ヒートショックに起因する保護管１２の破損を防止することができる。
【００１５】
請求項２に記載した発明は、「セラミックからなる有底筒状の保護管１２Ｂ（１２）と、金属線１４ａが互いに略並行するようその長手方向中心部Ｃで二つ折りされ、且つ螺旋状に巻回されて保護管１２Ｂ内に挿入された発熱抵抗体１４Ｂ（１４）と、保護管１２Ｂの開口１２ｂから流し込まれたキャスタブル１６ａが固化して保護管１２Ｂ内部を密閉した絶縁層１６とで構成されている」ことを特徴とする電気ヒータ１０Ｂ（１０）である。
【００１６】
この発明では、金属線１４ａをその長手方向中心部Ｃで二つ折りにして該金属線１４ａどうしが互いに略並行するようにした後、さらに螺旋状に巻回して（長手方向中心部Ｃ側から）保護管１２Ｂ内に挿入して発熱抵抗体１４Ｂを構成しているので、当該発熱抵抗体１４Ｂの両端部は共に保護管１２Ｂの開口１２ｂ側に配設されることとなる。つまり、発熱抵抗体１４Ｂに接続するリード線１８を保護管１２Ｂの内部深くにまで挿入する必要がなく、発熱抵抗体１４Ｂの発する熱によって当該リード線１８が損傷するのを防止することができる。この結果、発熱抵抗体１４Ｂの発熱能力を十分に発揮させることができ、例えば、金属線１４ａとしてカンタル線を使用した場合には、概ね１,２００℃程度の高温にて電気ヒータ１０を作動させることができる。また、保護管１２Ｂの内部では発熱抵抗体１４Ｂが螺旋状に配設されているので、発熱抵抗体１４Ｂが保護管１２Ｂ全体を均一に加熱することができる。
【００１７】
また、特筆すべき点は、上述した請求項１に記載の発明と同様に、保護管１２Ｂ内部にスラリー状のキャスタブル１６ａを流し込み、該キャスタブル１６ａを固化して保護管１２Ｂ内部を隙間なく密閉する絶縁層１６を形成した点にある。このような絶縁層１６を形成することによって、発熱時に発熱抵抗体１４Ｂが空気に触れて酸化するのを防止すると共に、発熱により発熱抵抗体１４Ｂが軟化した場合であっても、発熱抵抗体１４Ｂどうしが接触してショートするのを防止することができる。また、キャスタブル１６ａは電気抵抗が極めて大きく、かかるキャスタブル１６ａでその表面が完全に被覆された発熱抵抗体１４Ｂでは、近接する発熱抵抗体１４Ｂ(金属線１４ａ)間に電流が流れてショートするのを防止することができる。そして、保護管１２Ｂ内部の絶縁層１６と保護管１２Ｂの管壁とが一体化するようになり、しかも電気ヒータ１０Ｂ全体の熱容量が大きくなるので、ヒートショックに起因する保護管１２Ｂの破損を防止することができる。
【００１８】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の電気ヒータ１０において、「保護管１２内部を密閉する絶縁層１６の中心軸上に、貫通孔２０Ａまたは空洞２０Ｂが形成されている」ことを特徴とするもので、これにより、電気ヒータ１０への通電を停止して当該電気ヒータ１０を冷却する際、電気ヒータ１０内部の放熱を促進することができる。
【００１９】
請求項４に記載した発明は、「請求項１乃至３のいずれかに記載の電気ヒータ１０を具備し、半導体排ガスＧを熱分解する排ガス処理塔２６と、排ガス処理塔２６に供給する半導体排ガスＧを予め薬液で洗浄して可溶性成分や粉塵を除去する入口スクラバ２４と、排ガス処理塔２６で分解した半導体排ガスＧ中の有害成分を除去する出口スクラバ２８とで構成されている」ことを特徴とする半導体排ガス処理装置２２である。
【００２０】
本発明の半導体排ガス処理装置２２では、上述した各発明の電気ヒータ１０を使用しているので、排ガス処理塔２６内の温度を概ね１,２００℃程度の高温に保持して長時間連続運転することができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の電気ヒータによれば、発熱抵抗体の絶縁性を確保することができると共に、ヒートショックに起因する保護管の破損を防止することができる。このため、電気ヒータの耐久性を向上させることができる。
【００２２】
また、請求項２に記載の電気ヒータによれば、上記効果に加え、電気ヒータが片持ち式の場合であっても、発熱抵抗体に接続するリード線を保護管の内部深くにまで挿入する必要がなく、発熱抵抗体の発する熱によって当該リード線が損傷するのを防止することができるので、発熱抵抗体の発熱能力を最大限まで発揮させることができる。
【００２３】
請求項３に記載の電気ヒータによれば、当該電気ヒータを冷却する際に、電気ヒータ内部の放熱を促進することができ、長時間高熱に曝されることに起因する発熱抵抗体や絶縁層の劣化を遅延させることができる。
【００２４】
請求項４に記載の半導体排ガス処理装置によれば、耐久性の高い電気ヒータを使用しているので、半導体排ガス処理装置のメンテナンス周期(とりわけ電気ヒータのメンテナンス周期)を延長することができると共に、排ガス処理塔内の温度を概ね１,２００℃程度の高温に保持して長時間連続運転することができるので、パーフルオロカーボンなどの特に分解が困難な化合物をも分解・除害することができる。
【００２５】
したがって、発熱抵抗体の発熱能力を最大限発揮させることができ、リード線の断線や保護管の破損を防止して長時間安定して使用することが可能な電気ヒータを提供することができると共に、このような電気ヒータを用い、長時間連続運転が可能であり、パーフルオロカーボンなどの特に分解が困難な化合物をも分解・除害することが可能な半導体排ガス処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を図面に従って説明する。図１は本発明における第1実施例の電気ヒータ１０Ａ（１０）の概要を示した断面図である。この図が示すように、本発明の電気ヒータ１０Ａは、大略、保護管１２Ａ（１２）、発熱抵抗体１４Ａ（１４）および絶縁層１６などで構成されている。
【００２７】
なお、各符号において、各部位を上位概念で示す場合にはアルファベットの枝番をつけずアラビア数字のみで示し、各部位を区別する必要がある場合(すなわち下位概念で示す場合)にはアルファベット大文字の枝番をアラビア数字に付して区別する。
【００２８】
保護管１２Ａは、アルミナ(Ａｌ2Ｏ3)，シリカ(ＳｉＯ2)および窒化ケイ素(Ｓｉ3Ｎ4)などのセラミックからなり、その軸方向(長手方向)両端部が開口し、且つ内部に発熱抵抗体１４Ａを収容してこれを保護する筒状の容器体である。
【００２９】
ここで、保護管１２を構成するセラミックとしては、後述する絶縁層１６を構成するキャスタブル１６ａと同一または類似の成分を用いるのが好ましい。こうすることにより、保護管１２と絶縁層１６とをより強固に一体化させることができるようになるからである。
【００３０】
発熱抵抗体１４Ａは、電気ヒータ１０Ａの発熱源となるものであり、ニクロム線やカンタル線などの金属線１４ａからなり、その長手方向中央部分を螺旋状に巻回したものである。この発熱抵抗体１４Ａを構成する金属線１４ａの両端部には、リード線１８が接続されており、このリード線１８を介して発熱抵抗体１４Ａに図示しない電源が接続されている。
【００３１】
絶縁層１６は、発熱抵抗体１４Ａを配設した保護管１２Ａ内部を隙間なく密閉して発熱抵抗体１４Ａの絶縁性を確保する層である。
【００３２】
この絶縁層１６は、発熱抵抗体１４Ａが挿入された保護管１２の開口からスラリー状のセラミック耐火材すなわちキャスタブル１６ａを流し込み、該キャスタブル１６ａを固化することによって形成される。このようにスラリー状のキャスタブル１６ａを流し込んで絶縁層１６を形成しているので、保護管１２内部を当該キャスタブル１６ａで隙間なく充填することができる。
【００３３】
ここで、キャスタブル１６ａとは、セラミックス粉体、すなわちアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）やシリカ(ＳｉＯ2)或いはこれらの混合物等を所定量の水で混練したものである。このうち１,０００℃以上の高温における耐熱性や寸法安定性あるいは熱膨張率の小ささなどを考慮した場合には、キャスタブル１６ａとしてアルミナとシリカとが所定の割合で固溶したムライト質のものを用いるのが好ましい。また、これらの条件に加えてさらに絶縁性をより一層高めたい場合には、キャスタブル１６ａとして電気抵抗の大きいアルミナを主体としたものを用いるのが好ましい。
【００３４】
なお、本実施例の電気ヒータ１０Ａでは、図１に示すように、この絶縁層１６の中心軸上に長手方向にて絶縁層１６を貫通する貫通孔２０Ａが設けられている。このような貫通孔２０Ａを設けることにより、電気ヒータ１０Ａへの通電を停止して当該電気ヒータ１０Ａを冷却する際、電気ヒータ１０Ａ内部の放熱を促進でき、長時間高熱に曝されることに起因する発熱抵抗体１４Ａや絶縁層１６の劣化を遅延させることができる。また、この貫通孔２０Ａ内に熱電対などの検温手段(図示せず)を配置すれば、当該検出手段が検出した温度に基づいて発熱抵抗体１４Ａに供給する電力を制御することもできる。
【００３５】
この貫通孔２０Ａは、キャスタブル１６ａを流し込みこれを固化して絶縁層１６を形成するのと同時に完成するようにしても良いし、絶縁層１６ａ完成後に穿設するようにしてもよい。前者の場合、キャスタブル１６ａ中の水分を蒸発させてこれを固化する際、貫通孔２０Ａを介してキャスタブル１６ａ中の水分を短時間で蒸発させることができるので、電気ヒータ１０Ａを効率よく製造することができる。
【００３６】
次に、以上のように構成された電気ヒータ１０Ａの作用について説明する。本実施例の電気ヒータ１０Ａを使用する際には、リード線１８を図示しない電源に接続して発熱抵抗体１４Ａに電力を供給する。すると、発熱抵抗体１４Ａが発熱を開始する。
【００３７】
本実施例の電気ヒータ１０Ａでは、保護管１２Ａ内部にスラリー状のキャスタブル１６ａを流し込み、該キャスタブル１６ａを固化して保護管１２Ａ内部(より詳しくは貫通孔２０Ａを除く部分)を隙間なく密閉する絶縁層１６を形成しているので、発熱時に発熱抵抗体１４Ａが空気に触れて酸化するのを防止することができる。
【００３８】
また、保護管１２Ａ内ではこの絶縁層１６によって発熱抵抗体１４Ａが挿入時の形状のまましっかりとホールドされているので、発熱により発熱抵抗体１４Ａが軟化した場合であっても、この発熱抵抗体１４Ａどうしが接触してショートするのを防止することができる。
【００３９】
さらに、このキャスタブル１６ａは電気抵抗が極めて大きく、かかるキャスタブル１６ａでその表面全体が被覆された発熱抵抗体１４Ａでは、近接する金属線１４ａ間に電流が流れてショートするのを完全に防止することができる。
【００４０】
そして、このようにキャスタブル１６ａを固化して絶縁層１６を設けることによって、保護管１２Ａ内部の絶縁層１６と保護管１２Ａの管壁とが一体化するようになり、しかも電気ヒータ１０Ａ全体の熱容量が大きくなるので、ヒートショックに起因する保護管１２Ａの破損を防止することができる。すなわち、電気ヒータ１０Ａの耐久性を向上させることができる。
【００４１】
以上の結果、本実施例の電気ヒータ１０Ａでは発熱抵抗体１４Ａの発熱能力を最大限まで発揮させることができる。
【００４２】
次に、図２に示す第２実施例の電気ヒータ１０Ｂ（１０）について説明する。上述した第１実施例の電気ヒータ１０Ａと異なる点は、保護管１２および発熱抵抗体１４の形状を変更し、片持ち式とした点にある。なお、これら以外の部分は第１実施例と同じであるので、前記第１実施例の説明を援用して本実施例の説明に代える。
【００４３】
保護管１２Ｂ（１２）は、アルミナ(Ａｌ2Ｏ3)，シリカ(ＳｉＯ2)および窒化ケイ素(Ｓｉ3Ｎ4)などのセラミックからなり、その軸方向(長手方向)一端に開口１２ｂが設けられ、且つ内部に発熱抵抗体１４を収容してこれを保護する有底筒状の容器体である。
【００４４】
発熱抵抗体１４Ｂ（１４）は、電気ヒータ１０の発熱源となるものであり、ニクロム線やカンタル線などの金属線１４ａをその長手方向中心部Ｃで二つ折りにして該金属線１４ａどうしが互いに略並行するようにした後、さらに螺旋状に巻回したものである（図３参照）。この発熱抵抗体１４Ｂを構成する金属線１４ａの両端部には、リード線１８を介して図示しない電源が接続されている。
【００４５】
次に、以上のように構成された電気ヒータ１０Ｂの作用について説明する。本実施例の電気ヒータ１０Ｂを使用する際には、リード線１８を図示しない電源装置に接続して発熱抵抗体１４に電力を供給する。すると、発熱抵抗体１４が発熱を開始する。
【００４６】
本実施例の電気ヒータ１０Ｂでは、金属線１４ａをその長手方向中心部Ｃで二つ折りにして該金属線１４ａどうしが互いに略並行するようにした後、さらに螺旋状に巻回して長手方向中心部Ｃ側から保護管１２Ｂ内に挿入して発熱抵抗体１４Ｂを構成しているので、当該発熱抵抗体１４Ｂの両端部は共に保護管１２Ｂの開口１２ｂ側に配設されることとなる。つまり、このような片持ち式の電気ヒータ１０Ｂであっても、発熱抵抗体１４Ｂに接続するリード線１８を保護管１２Ｂの内部深くにまで挿入する必要がなく、発熱抵抗体１４Ｂの発する熱によって当該リード線１８が損傷するのを防止することができる。この結果、発熱抵抗体１４Ｂの発熱能力を最大限まで発揮させることができ、例えば、金属線１４ａとしてカンタル線を使用した場合には、概ね１,２００℃程度の高温にて電気ヒータ１０Ｂを作動させることができる。
【００４７】
また、保護管１２Ｂの内部では発熱抵抗体１４Ｂが螺旋状に配設されているので、発熱抵抗体１４Ｂが保護管１２Ｂ全体を均一に加熱することができる。
【００４８】
さらに、上述した第１実施例の電気ヒータ１０Ａと同様に、保護管１２Ｂ内部にスラリー状のキャスタブル１６ａを流し込み、該キャスタブル１６ａを固化して保護管１２Ｂ内部を隙間なく密閉する絶縁層１６を形成しているので、発熱時に発熱抵抗体１４Ｂが空気に触れて酸化するのを防止すると共に、発熱により発熱抵抗体１４Ｂが軟化した場合であっても、発熱抵抗体１４Ｂどうしが接触してショートするのを防止することができる。また、キャスタブル１６ａは電気抵抗が極めて大きく、かかるキャスタブル１６ａでその表面が完全に被覆された発熱抵抗体１４Ｂでは、近接する金属線１４ａ間に電流が流れてショートするのを防止することができる。そして、保護管１２Ｂ内部の絶縁層１６と保護管１２Ｂの管壁とが一体化するようになり、しかも電気ヒータ１０Ｂ全体の熱容量が大きくなるので、ヒートショックに起因する保護管１２Ｂの破損を防止することができる。
【００４９】
なお、上述の実施例では、発熱抵抗体１４Ｂを挿入した保護管１２Ｂの内部を密閉するようにキャスタブル１６ａを充填して絶縁層１６を形成する場合を示したが、図４に示すように、保護管１２Ｂ内部を密閉する絶縁層１６の中心軸上に、保護管１２Ｂの底部近傍から開口１２ｂに向けて空洞２０Ｂを設けるようにしてもよい。こうすることにより、電気ヒータ１０Ｂへの通電を停止して当該電気ヒータ１０Ｂを冷却する際、電気ヒータ１０Ｂ内部の放熱を促進することができ、長時間高熱に曝されることに起因する発熱抵抗体１４Ｂの劣化を遅延させることができる。また、この空洞２０Ｂ内に熱電対などの検温手段(図示せず)を配置すれば、当該検出手段が検出した温度に基づいて発熱抵抗体１４Ｂに供給する電力を制御することもできる。
【００５０】
なお、この空洞２０Ｂは、キャスタブル１６ａを流し込みこれを固化して絶縁層１６を形成するのと同時に完成するようにしても良いし、絶縁層１６ａ完成後に穿設するようにしてもよい。前者の場合、キャスタブル１６ａ中の水分を蒸発させてこれを固化する際、空洞２０Ｂを介してキャスタブル１６ａ中の水分を短時間で蒸発させることができるので、電気ヒータ１０Ｂを効率よく製造することができる。
【００５１】
次に、以上のような電気ヒータ１０を用いた半導体排ガス処理装置について説明する。本発明の電気ヒータ１０を用いた半導体排ガス処理装置２２は、半導体や液晶等の製造装置(図示せず)から排出される半導体排ガスＧ中のＰＦＣs等を熱酸化分解する装置であり、図５に示すように、大略、入口スクラバ２４，排ガス処理塔２６および出口スクラバ２８などで構成されている。
【００５２】
ここで、半導体や液晶等の製造装置から配管３０を介して半導体排ガス処理装置２２に導入される半導体排ガスＧは、その大部分がキャリアガスやパージガス等として使用されたＮ2やＡｒ或いは添加ガスとして使用されたＯ2，Ｈ2やＮＨ3，ＣＨ4などＰＦＣs等以外のガスで構成されており、これに様々な種類のＰＦＣs等が少量加わったものである。このように半導体排ガスＧ中におけるＰＦＣs等の占める割合は他のガスに比べてわずかではあるが、「背景技術」で述べたように、ＰＦＣs等は地球温暖化係数(ＧＷＰ)がＣＯ2に比べて数千〜数万倍と非常に大きく、大気寿命もＣＯ2に比べて数千〜数万年と長いことから、大気中へ少量排出した場合であってもその影響は甚大なものとなる。
【００５３】
入口スクラバ２４は、排ガス処理塔２６に導入する半導体排ガスＧに含まれる粉塵，酸性ガス(例えば、ＳｉＨ4やＳｉＨＦ3)および水溶性のＰＦＣs等(例えば、代替ガスとして期待されているＣＯＦ2)などを当該排ガスＧ中から除去するためのものであり、直管型のスクラバ本体２４ａと、スクラバ本体２４ａ内部の頂部近傍に設置され、アルカリ液、酸性液或いは水などの薬液を霧状にして噴射するスプレーノズル２４ｂとで構成されている。
【００５４】
排ガス処理塔２６は、半導体排ガスＧ中のＰＦＣs等を電熱加熱方式にて熱酸化分解する装置であり、内部に電気ヒータ１０が配設された排ガス分解処理室２６ａを備える。また、この排ガス処理塔２６の下部には、排ガス分解処理室２６ａにて熱分解した半導体排ガスＧを排出するガス排出部２６ｂが開設されている。
【００５５】
出口スクラバ２８は、排ガス処理塔２６を通過した半導体排ガスＧを洗浄し、当該排ガスＧの熱分解によって生じた粉塵や酸性ガス(例えば、ＨＦ)などを除去するためのものであり、内部の空間を複数のメッシュで仕切られた短管型のスクラバ本体２８ａと、スクラバ本体２８ａ内部の頂部近傍に設置され、アルカリ液、酸性液或いは水などの薬液を霧状にして噴射するスプレーノズル２８ｂとで構成されている。
【００５６】
そして、この出口スクラバ２８の頂部には、排ガス送給配管３２が取着されており、この排ガス送給配管３２の途中に設けられたファン３４によって出口スクラバ２８から大気中に向けて処理済の半導体排ガスＧを排出するようにしている。
【００５７】
以上のように構成された半導体排ガス処理装置２２によれば、電気ヒータ１０として上述したものを使用しているので、排ガス処理塔２６内の温度を概ね１,２００℃程度の高温に保持して連続運転することができ、パーフルオロカーボンなどの特に分解が困難な化合物をも分解・除害することができる。また、上述のように耐久性の高い電気ヒータ１０を使用しているので、半導体排ガス処理装置２２のメンテナンス周期(とりわけ電気ヒータ１０のメンテナンス周期)を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施例(第１実施例)の電気ヒータを示す部分断面図である。
【図２】本発明の他の実施例(第２実施例)の電気ヒータを示す部分断面図である。
【図３】第２実施例の発熱抵抗体を示す正面図である。
【図４】第２実施例の変形例を示す部分断面図である。
【図５】本発明の半導体排ガス処理装置を示す概略図である。
【図６】従来の電気ヒータを示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…電気ヒータ
１２…保護管
１２ｂ…開口
１４…発熱抵抗体
１４ａ…金属線
１６…絶縁層
１６ａ…キャスタブル
１８…リード線
２０Ａ…貫通孔
２０Ｂ…空洞
２２…半導体排ガス処理装置
２４…入口スクラバ
２６…排ガス処理塔
２８…出口スクラバ
Ｃ…金属線の長手方向中心部
Ｇ…半導体排ガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１０００℃以上の高温で長時間使用することが可能な電気ヒータと該ヒータを用いた半導体排ガス処理装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶等の製造プロセスで使用される様々な種類のフッ素化合物のガス(以下、「ＰＦＣs等」という)は、地球温暖化係数(ＧＷＰ)がＣＯ2に比べて数千〜数万倍と非常に大きく、大気寿命もＣＯ2に比べて数千〜数万年と長い(つまり極めて分解され難い安定な化合物である)ことから、大気中へ少量排出した場合でも、その影響は甚大なものとなる。
【０００３】
このため、このようなＰＦＣs等を含む半導体排ガスは、入口スクラバ，出口スクラバおよび前記入口スクラバと出口スクラバとの間に配設された排ガス処理塔などを備える半導体排ガス処理装置で熱酸化分解を行なった後、大気中へと排出されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、従来の電気加熱式の半導体排ガス処理装置では、図６に示すような電気ヒータを用いて前記半導体排ガスを熱酸化分解していた。すなわち、有底筒状の金属製或いはセラミック製保護管２の内部に、ニクロム線やカンタル(サンドビックAB社登録商標；以下同じ)線などの金属線を螺旋状に巻回した発熱抵抗体３を配設すると共に、当該保護管２の内部にマグネシア粉末などのセラミック粉末４を充填した片持ち式の電気ヒータ１が用いられていた。
【０００５】
この電気ヒータ１は、螺旋状の発熱抵抗体３の両端部に接続されたリード線５ａ及び５ｂを介して発熱抵抗体３に電流を流すことにより当該発熱抵抗体３が発熱し、排ガス処理塔内部の温度を８００℃程度の高温に加熱するものであり、この熱で排ガス処理塔内部を通過するＰＦＣs等を熱酸化分解していた。
【特許文献１】特開２００４−３４９４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような電気ヒータ１を用いた半導体排ガス処理装置では、電気ヒータ１を１０００℃近い温度で発熱させて使用した場合や長時間稼働させた場合、発熱抵抗体３の保護管２底部側端部に接続したリード線５ａが発熱抵抗体３の発する熱によって損傷し、最悪の場合にはリード線５ａが断線して電気ヒータ１が使用できなくなるという問題があった。
【０００７】
また、保護管２の内部には、発熱抵抗体３からの熱伝導をよくすると共に、発熱抵抗体３の短絡を防止すべくマグネシア(ＭｇＯ)粉末などのセラミック粉末４が充填されているが、このセラミック粉末４が充填された保護管２は管壁が薄いため、特に保護管２を耐蝕性に優れるセラミックスで構成した場合には、電気ヒータ１を１０００℃近い温度で発熱させたり、当該ヒータ１の発熱と冷却とを繰り返した場合、ヒートショックによって保護管２にクラックが発生し、電気ヒータ１が損傷するという問題があった。したがって、従来の電気ヒータ１では、発熱抵抗体３の発熱能力を最大限まで引き出すことができず、最大で８００℃程度までしか昇温させることができなかった。このため、このような電気ヒータ１を用いた半導体排ガス処理装置では、パーフルオロカーボンなど特に分解が困難なＰＦＣsを完全に分解することができないという問題があった。
【０００８】
それゆえに、本発明の主たる課題は、発熱抵抗体の発熱能力を最大限発揮させることができると共に、リード線の断線や保護管の破損を防止して長時間安定して使用することが可能な電気ヒータを提供することである。
【０００９】
また、本発明の更なる課題は、このような電気ヒータを用い、長時間連続運転が可能であり、パーフルオロカーボンなどの特に分解が困難な化合物をも分解・除害することが可能な半導体排ガス処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した発明は、「セラミックからなる筒状の保護管１２と、螺旋状に巻回され、保護管１２内に挿入された発熱抵抗体１４と、保護管１２内に流し込まれたキャスタブル１６ａが固化して保護管１２内部を密閉した絶縁層１６とで構成されている」ことを特徴とする電気ヒータ１０である。
【００１１】
この発明では、保護管１２内部にスラリー状のキャスタブル１６ａを流し込み、該キャスタブル１６ａを固化して保護管１２内部を隙間なく密閉する絶縁層１６を形成しているので、発熱時に発熱抵抗体１４が空気に触れて酸化するのを防止することができる。
【００１２】
また、保護管１２内ではこの絶縁層１６によって発熱抵抗体１４が挿入時の形状のまましっかりとホールドされているので、発熱により発熱抵抗体１４が軟化した場合であっても、この発熱抵抗体１４どうしが接触してショートするのを防止することができる。
【００１３】
さらに、このキャスタブル１６ａは電気抵抗が極めて大きく、かかるキャスタブル１６ａでその表面全体が被覆された発熱抵抗体１４では、近接する発熱抵抗体１４間に電流が流れてショートするのを完全に防止することができる。
【００１４】
そして、このようにキャスタブル１６ａを固化して絶縁層１６を設けることによって、保護管１２内部の絶縁層１６と保護管１２の管壁とが一体化するようになり、しかも電気ヒータ１０全体の熱容量が大きくなるので、ヒートショックに起因する保護管１２の破損を防止することができる。
【００１５】
請求項２に記載した発明は、「セラミックからなる有底筒状の保護管１２Ｂ（１２）と、金属線１４ａが互いに略並行するようその長手方向中心部Ｃで二つ折りされ、且つ螺旋状に巻回されて保護管１２Ｂ内に挿入された発熱抵抗体１４Ｂ（１４）と、保護管１２Ｂの開口１２ｂから流し込まれたキャスタブル１６ａが固化して保護管１２Ｂ内部を密閉した絶縁層１６とで構成されている」ことを特徴とする電気ヒータ１０Ｂ（１０）である。
【００１６】
この発明では、金属線１４ａをその長手方向中心部Ｃで二つ折りにして該金属線１４ａどうしが互いに略並行するようにした後、さらに螺旋状に巻回して（長手方向中心部Ｃ側から）保護管１２Ｂ内に挿入して発熱抵抗体１４Ｂを構成しているので、当該発熱抵抗体１４Ｂの両端部は共に保護管１２Ｂの開口１２ｂ側に配設されることとなる。つまり、発熱抵抗体１４Ｂに接続するリード線１８を保護管１２Ｂの内部深くにまで挿入する必要がなく、発熱抵抗体１４Ｂの発する熱によって当該リード線１８が損傷するのを防止することができる。この結果、発熱抵抗体１４Ｂの発熱能力を十分に発揮させることができ、例えば、金属線１４ａとしてカンタル線を使用した場合には、概ね１,２００℃程度の高温にて電気ヒータ１０を作動させることができる。また、保護管１２Ｂの内部では発熱抵抗体１４Ｂが螺旋状に配設されているので、発熱抵抗体１４Ｂが保護管１２Ｂ全体を均一に加熱することができる。
【００１７】
また、特筆すべき点は、上述した請求項１に記載の発明と同様に、保護管１２Ｂ内部にスラリー状のキャスタブル１６ａを流し込み、該キャスタブル１６ａを固化して保護管１２Ｂ内部を隙間なく密閉する絶縁層１６を形成した点にある。このような絶縁層１６を形成することによって、発熱時に発熱抵抗体１４Ｂが空気に触れて酸化するのを防止すると共に、発熱により発熱抵抗体１４Ｂが軟化した場合であっても、発熱抵抗体１４Ｂどうしが接触してショートするのを防止することができる。また、キャスタブル１６ａは電気抵抗が極めて大きく、かかるキャスタブル１６ａでその表面が完全に被覆された発熱抵抗体１４Ｂでは、近接する発熱抵抗体１４Ｂ(金属線１４ａ)間に電流が流れてショートするのを防止することができる。そして、保護管１２Ｂ内部の絶縁層１６と保護管１２Ｂの管壁とが一体化するようになり、しかも電気ヒータ１０Ｂ全体の熱容量が大きくなるので、ヒートショックに起因する保護管１２Ｂの破損を防止することができる。
【００１８】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の電気ヒータ１０において、「保護管１２内部を密閉する絶縁層１６の中心軸上に、貫通孔２０Ａまたは空洞２０Ｂが形成されている」ことを特徴とするもので、これにより、電気ヒータ１０への通電を停止して当該電気ヒータ１０を冷却する際、電気ヒータ１０内部の放熱を促進することができる。
【００１９】
請求項４に記載した発明は、「請求項１乃至３のいずれかに記載の電気ヒータ１０を具備し、半導体排ガスＧを熱分解する排ガス処理塔２６と、排ガス処理塔２６に供給する半導体排ガスＧを予め薬液で洗浄して可溶性成分や粉塵を除去する入口スクラバ２４と、排ガス処理塔２６で分解した半導体排ガスＧ中の有害成分を除去する出口スクラバ２８とで構成されている」ことを特徴とする半導体排ガス処理装置２２である。
【００２０】
本発明の半導体排ガス処理装置２２では、上述した各発明の電気ヒータ１０を使用しているので、排ガス処理塔２６内の温度を概ね１,２００℃程度の高温に保持して長時間連続運転することができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の電気ヒータによれば、発熱抵抗体の絶縁性を確保することができると共に、ヒートショックに起因する保護管の破損を防止することができる。このため、電気ヒータの耐久性を向上させることができる。
【００２２】
また、請求項２に記載の電気ヒータによれば、上記効果に加え、電気ヒータが片持ち式の場合であっても、発熱抵抗体に接続するリード線を保護管の内部深くにまで挿入する必要がなく、発熱抵抗体の発する熱によって当該リード線が損傷するのを防止することができるので、発熱抵抗体の発熱能力を最大限まで発揮させることができる。
【００２３】
請求項３に記載の電気ヒータによれば、当該電気ヒータを冷却する際に、電気ヒータ内部の放熱を促進することができ、長時間高熱に曝されることに起因する発熱抵抗体や絶縁層の劣化を遅延させることができる。
【００２４】
請求項４に記載の半導体排ガス処理装置によれば、耐久性の高い電気ヒータを使用しているので、半導体排ガス処理装置のメンテナンス周期(とりわけ電気ヒータのメンテナンス周期)を延長することができると共に、排ガス処理塔内の温度を概ね１,２００℃程度の高温に保持して長時間連続運転することができるので、パーフルオロカーボンなどの特に分解が困難な化合物をも分解・除害することができる。
【００２５】
したがって、発熱抵抗体の発熱能力を最大限発揮させることができ、リード線の断線や保護管の破損を防止して長時間安定して使用することが可能な電気ヒータを提供することができると共に、このような電気ヒータを用い、長時間連続運転が可能であり、パーフルオロカーボンなどの特に分解が困難な化合物をも分解・除害することが可能な半導体排ガス処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を図面に従って説明する。図１は本発明における第1実施例の電気ヒータ１０Ａ（１０）の概要を示した断面図である。この図が示すように、本発明の電気ヒータ１０Ａは、大略、保護管１２Ａ（１２）、発熱抵抗体１４Ａ（１４）および絶縁層１６などで構成されている。
【００２７】
なお、各符号において、各部位を上位概念で示す場合にはアルファベットの枝番をつけずアラビア数字のみで示し、各部位を区別する必要がある場合(すなわち下位概念で示す場合)にはアルファベット大文字の枝番をアラビア数字に付して区別する。
【００２８】
保護管１２Ａは、アルミナ(Ａｌ2Ｏ3)，シリカ(ＳｉＯ2)および窒化ケイ素(Ｓｉ3Ｎ4)などのセラミックからなり、その軸方向(長手方向)両端部が開口し、且つ内部に発熱抵抗体１４Ａを収容してこれを保護する筒状の容器体である。
【００２９】
ここで、保護管１２を構成するセラミックとしては、後述する絶縁層１６を構成するキャスタブル１６ａと同一または類似の成分を用いるのが好ましい。こうすることにより、保護管１２と絶縁層１６とをより強固に一体化させることができるようになるからである。
【００３０】
発熱抵抗体１４Ａは、電気ヒータ１０Ａの発熱源となるものであり、ニクロム線やカンタル線などの金属線１４ａからなり、その長手方向中央部分を螺旋状に巻回したものである。この発熱抵抗体１４Ａを構成する金属線１４ａの両端部には、リード線１８が接続されており、このリード線１８を介して発熱抵抗体１４Ａに図示しない電源が接続されている。
【００３１】
絶縁層１６は、発熱抵抗体１４Ａを配設した保護管１２Ａ内部を隙間なく密閉して発熱抵抗体１４Ａの絶縁性を確保する層である。
【００３２】
この絶縁層１６は、発熱抵抗体１４Ａが挿入された保護管１２の開口からスラリー状のセラミック耐火材すなわちキャスタブル１６ａを流し込み、該キャスタブル１６ａを固化することによって形成される。このようにスラリー状のキャスタブル１６ａを流し込んで絶縁層１６を形成しているので、保護管１２内部を当該キャスタブル１６ａで隙間なく充填することができる。
【００３３】
ここで、キャスタブル１６ａとは、セラミックス粉体、すなわちアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）やシリカ(ＳｉＯ2)或いはこれらの混合物等を所定量の水で混練したものである。このうち１,０００℃以上の高温における耐熱性や寸法安定性あるいは熱膨張率の小ささなどを考慮した場合には、キャスタブル１６ａとしてアルミナとシリカとが所定の割合で固溶したムライト質のものを用いるのが好ましい。また、これらの条件に加えてさらに絶縁性をより一層高めたい場合には、キャスタブル１６ａとして電気抵抗の大きいアルミナを主体としたものを用いるのが好ましい。
【００３４】
なお、本実施例の電気ヒータ１０Ａでは、図１に示すように、この絶縁層１６の中心軸上に長手方向にて絶縁層１６を貫通する貫通孔２０Ａが設けられている。このような貫通孔２０Ａを設けることにより、電気ヒータ１０Ａへの通電を停止して当該電気ヒータ１０Ａを冷却する際、電気ヒータ１０Ａ内部の放熱を促進でき、長時間高熱に曝されることに起因する発熱抵抗体１４Ａや絶縁層１６の劣化を遅延させることができる。また、この貫通孔２０Ａ内に熱電対などの検温手段(図示せず)を配置すれば、当該検出手段が検出した温度に基づいて発熱抵抗体１４Ａに供給する電力を制御することもできる。
【００３５】
この貫通孔２０Ａは、キャスタブル１６ａを流し込みこれを固化して絶縁層１６を形成するのと同時に完成するようにしても良いし、絶縁層１６ａ完成後に穿設するようにしてもよい。前者の場合、キャスタブル１６ａ中の水分を蒸発させてこれを固化する際、貫通孔２０Ａを介してキャスタブル１６ａ中の水分を短時間で蒸発させることができるので、電気ヒータ１０Ａを効率よく製造することができる。
【００３６】
次に、以上のように構成された電気ヒータ１０Ａの作用について説明する。本実施例の電気ヒータ１０Ａを使用する際には、リード線１８を図示しない電源に接続して発熱抵抗体１４Ａに電力を供給する。すると、発熱抵抗体１４Ａが発熱を開始する。
【００３７】
本実施例の電気ヒータ１０Ａでは、保護管１２Ａ内部にスラリー状のキャスタブル１６ａを流し込み、該キャスタブル１６ａを固化して保護管１２Ａ内部(より詳しくは貫通孔２０Ａを除く部分)を隙間なく密閉する絶縁層１６を形成しているので、発熱時に発熱抵抗体１４Ａが空気に触れて酸化するのを防止することができる。
【００３８】
また、保護管１２Ａ内ではこの絶縁層１６によって発熱抵抗体１４Ａが挿入時の形状のまましっかりとホールドされているので、発熱により発熱抵抗体１４Ａが軟化した場合であっても、この発熱抵抗体１４Ａどうしが接触してショートするのを防止することができる。
【００３９】
さらに、このキャスタブル１６ａは電気抵抗が極めて大きく、かかるキャスタブル１６ａでその表面全体が被覆された発熱抵抗体１４Ａでは、近接する金属線１４ａ間に電流が流れてショートするのを完全に防止することができる。
【００４０】
そして、このようにキャスタブル１６ａを固化して絶縁層１６を設けることによって、保護管１２Ａ内部の絶縁層１６と保護管１２Ａの管壁とが一体化するようになり、しかも電気ヒータ１０Ａ全体の熱容量が大きくなるので、ヒートショックに起因する保護管１２Ａの破損を防止することができる。すなわち、電気ヒータ１０Ａの耐久性を向上させることができる。
【００４１】
以上の結果、本実施例の電気ヒータ１０Ａでは発熱抵抗体１４Ａの発熱能力を最大限まで発揮させることができる。
【００４２】
次に、図２に示す第２実施例の電気ヒータ１０Ｂ（１０）について説明する。上述した第１実施例の電気ヒータ１０Ａと異なる点は、保護管１２および発熱抵抗体１４の形状を変更し、片持ち式とした点にある。なお、これら以外の部分は第１実施例と同じであるので、前記第１実施例の説明を援用して本実施例の説明に代える。
【００４３】
保護管１２Ｂ（１２）は、アルミナ(Ａｌ2Ｏ3)，シリカ(ＳｉＯ2)および窒化ケイ素(Ｓｉ3Ｎ4)などのセラミックからなり、その軸方向(長手方向)一端に開口１２ｂが設けられ、且つ内部に発熱抵抗体１４を収容してこれを保護する有底筒状の容器体である。
【００４４】
発熱抵抗体１４Ｂ（１４）は、電気ヒータ１０の発熱源となるものであり、ニクロム線やカンタル線などの金属線１４ａをその長手方向中心部Ｃで二つ折りにして該金属線１４ａどうしが互いに略並行するようにした後、さらに螺旋状に巻回したものである（図３参照）。この発熱抵抗体１４Ｂを構成する金属線１４ａの両端部には、リード線１８を介して図示しない電源が接続されている。
【００４５】
次に、以上のように構成された電気ヒータ１０Ｂの作用について説明する。本実施例の電気ヒータ１０Ｂを使用する際には、リード線１８を図示しない電源装置に接続して発熱抵抗体１４に電力を供給する。すると、発熱抵抗体１４が発熱を開始する。
【００４６】
本実施例の電気ヒータ１０Ｂでは、金属線１４ａをその長手方向中心部Ｃで二つ折りにして該金属線１４ａどうしが互いに略並行するようにした後、さらに螺旋状に巻回して長手方向中心部Ｃ側から保護管１２Ｂ内に挿入して発熱抵抗体１４Ｂを構成しているので、当該発熱抵抗体１４Ｂの両端部は共に保護管１２Ｂの開口１２ｂ側に配設されることとなる。つまり、このような片持ち式の電気ヒータ１０Ｂであっても、発熱抵抗体１４Ｂに接続するリード線１８を保護管１２Ｂの内部深くにまで挿入する必要がなく、発熱抵抗体１４Ｂの発する熱によって当該リード線１８が損傷するのを防止することができる。この結果、発熱抵抗体１４Ｂの発熱能力を最大限まで発揮させることができ、例えば、金属線１４ａとしてカンタル線を使用した場合には、概ね１,２００℃程度の高温にて電気ヒータ１０Ｂを作動させることができる。
【００４７】
また、保護管１２Ｂの内部では発熱抵抗体１４Ｂが螺旋状に配設されているので、発熱抵抗体１４Ｂが保護管１２Ｂ全体を均一に加熱することができる。
【００４８】
さらに、上述した第１実施例の電気ヒータ１０Ａと同様に、保護管１２Ｂ内部にスラリー状のキャスタブル１６ａを流し込み、該キャスタブル１６ａを固化して保護管１２Ｂ内部を隙間なく密閉する絶縁層１６を形成しているので、発熱時に発熱抵抗体１４Ｂが空気に触れて酸化するのを防止すると共に、発熱により発熱抵抗体１４Ｂが軟化した場合であっても、発熱抵抗体１４Ｂどうしが接触してショートするのを防止することができる。また、キャスタブル１６ａは電気抵抗が極めて大きく、かかるキャスタブル１６ａでその表面が完全に被覆された発熱抵抗体１４Ｂでは、近接する金属線１４ａ間に電流が流れてショートするのを防止することができる。そして、保護管１２Ｂ内部の絶縁層１６と保護管１２Ｂの管壁とが一体化するようになり、しかも電気ヒータ１０Ｂ全体の熱容量が大きくなるので、ヒートショックに起因する保護管１２Ｂの破損を防止することができる。
【００４９】
なお、上述の実施例では、発熱抵抗体１４Ｂを挿入した保護管１２Ｂの内部を密閉するようにキャスタブル１６ａを充填して絶縁層１６を形成する場合を示したが、図４に示すように、保護管１２Ｂ内部を密閉する絶縁層１６の中心軸上に、保護管１２Ｂの底部近傍から開口１２ｂに向けて空洞２０Ｂを設けるようにしてもよい。こうすることにより、電気ヒータ１０Ｂへの通電を停止して当該電気ヒータ１０Ｂを冷却する際、電気ヒータ１０Ｂ内部の放熱を促進することができ、長時間高熱に曝されることに起因する発熱抵抗体１４Ｂの劣化を遅延させることができる。また、この空洞２０Ｂ内に熱電対などの検温手段(図示せず)を配置すれば、当該検出手段が検出した温度に基づいて発熱抵抗体１４Ｂに供給する電力を制御することもできる。
【００５０】
なお、この空洞２０Ｂは、キャスタブル１６ａを流し込みこれを固化して絶縁層１６を形成するのと同時に完成するようにしても良いし、絶縁層１６ａ完成後に穿設するようにしてもよい。前者の場合、キャスタブル１６ａ中の水分を蒸発させてこれを固化する際、空洞２０Ｂを介してキャスタブル１６ａ中の水分を短時間で蒸発させることができるので、電気ヒータ１０Ｂを効率よく製造することができる。
【００５１】
次に、以上のような電気ヒータ１０を用いた半導体排ガス処理装置について説明する。本発明の電気ヒータ１０を用いた半導体排ガス処理装置２２は、半導体や液晶等の製造装置(図示せず)から排出される半導体排ガスＧ中のＰＦＣs等を熱酸化分解する装置であり、図５に示すように、大略、入口スクラバ２４，排ガス処理塔２６および出口スクラバ２８などで構成されている。
【００５２】
ここで、半導体や液晶等の製造装置から配管３０を介して半導体排ガス処理装置２２に導入される半導体排ガスＧは、その大部分がキャリアガスやパージガス等として使用されたＮ2やＡｒ或いは添加ガスとして使用されたＯ2，Ｈ2やＮＨ3，ＣＨ4などＰＦＣs等以外のガスで構成されており、これに様々な種類のＰＦＣs等が少量加わったものである。このように半導体排ガスＧ中におけるＰＦＣs等の占める割合は他のガスに比べてわずかではあるが、「背景技術」で述べたように、ＰＦＣs等は地球温暖化係数(ＧＷＰ)がＣＯ2に比べて数千〜数万倍と非常に大きく、大気寿命もＣＯ2に比べて数千〜数万年と長いことから、大気中へ少量排出した場合であってもその影響は甚大なものとなる。
【００５３】
入口スクラバ２４は、排ガス処理塔２６に導入する半導体排ガスＧに含まれる粉塵，酸性ガス(例えば、ＳｉＨ4やＳｉＨＦ3)および水溶性のＰＦＣs等(例えば、代替ガスとして期待されているＣＯＦ2)などを当該排ガスＧ中から除去するためのものであり、直管型のスクラバ本体２４ａと、スクラバ本体２４ａ内部の頂部近傍に設置され、アルカリ液、酸性液或いは水などの薬液を霧状にして噴射するスプレーノズル２４ｂとで構成されている。
【００５４】
排ガス処理塔２６は、半導体排ガスＧ中のＰＦＣs等を電熱加熱方式にて熱酸化分解する装置であり、内部に電気ヒータ１０が配設された排ガス分解処理室２６ａを備える。また、この排ガス処理塔２６の下部には、排ガス分解処理室２６ａにて熱分解した半導体排ガスＧを排出するガス排出部２６ｂが開設されている。
【００５５】
出口スクラバ２８は、排ガス処理塔２６を通過した半導体排ガスＧを洗浄し、当該排ガスＧの熱分解によって生じた粉塵や酸性ガス(例えば、ＨＦ)などを除去するためのものであり、内部の空間を複数のメッシュで仕切られた短管型のスクラバ本体２８ａと、スクラバ本体２８ａ内部の頂部近傍に設置され、アルカリ液、酸性液或いは水などの薬液を霧状にして噴射するスプレーノズル２８ｂとで構成されている。
【００５６】
そして、この出口スクラバ２８の頂部には、排ガス送給配管３２が取着されており、この排ガス送給配管３２の途中に設けられたファン３４によって出口スクラバ２８から大気中に向けて処理済の半導体排ガスＧを排出するようにしている。
【００５７】
以上のように構成された半導体排ガス処理装置２２によれば、電気ヒータ１０として上述したものを使用しているので、排ガス処理塔２６内の温度を概ね１,２００℃程度の高温に保持して連続運転することができ、パーフルオロカーボンなどの特に分解が困難な化合物をも分解・除害することができる。また、上述のように耐久性の高い電気ヒータ１０を使用しているので、半導体排ガス処理装置２２のメンテナンス周期(とりわけ電気ヒータ１０のメンテナンス周期)を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施例(第１実施例)の電気ヒータを示す部分断面図である。
【図２】本発明の他の実施例(第２実施例)の電気ヒータを示す部分断面図である。
【図３】第２実施例の発熱抵抗体を示す正面図である。
【図４】第２実施例の変形例を示す部分断面図である。
【図５】本発明の半導体排ガス処理装置を示す概略図である。
【図６】従来の電気ヒータを示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…電気ヒータ
１２…保護管
１２ｂ…開口
１４…発熱抵抗体
１４ａ…金属線
１６…絶縁層
１６ａ…キャスタブル
１８…リード線
２０Ａ…貫通孔
２０Ｂ…空洞
２２…半導体排ガス処理装置
２４…入口スクラバ
２６…排ガス処理塔
２８…出口スクラバ
Ｃ…金属線の長手方向中心部
Ｇ…半導体排ガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックからなる筒状の保護管と、
螺旋状に巻回され、前記保護管内に挿入された発熱抵抗体と、
前記保護管内に流し込まれたキャスタブルが固化して前記保護管内部を密閉した絶縁層とで構成されていることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項２】
セラミックからなる有底筒状の保護管と、
金属線が互いに略並行するようその長手方向中心部で二つ折りされ、且つ螺旋状に巻回されて前記保護管内に挿入された発熱抵抗体と、
前記保護管の開口から流し込まれたキャスタブルが固化して前記保護管内部を密閉した絶縁層とで構成されていることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項３】
前記保護管内部を密閉する絶縁層の中心軸上に、貫通孔または空洞が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気ヒータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の電気ヒータを具備し、半導体排ガスを熱分解する排ガス処理塔と、
前記排ガス処理塔に供給する半導体排ガスを予め薬液で洗浄して可溶性成分や粉塵を除去する入口スクラバと、
前記排ガス処理塔で分解した半導体排ガス中の有害成分を除去する出口スクラバとで構成されていることを特徴とする半導体排ガス処理装置。
【請求項１】
セラミックからなる筒状の保護管と、
螺旋状に巻回され、前記保護管内に挿入された発熱抵抗体と、
前記保護管内に流し込まれたキャスタブルが固化して前記保護管内部を密閉した絶縁層とで構成されていることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項２】
セラミックからなる有底筒状の保護管と、
金属線が互いに略並行するようその長手方向中心部で二つ折りされ、且つ螺旋状に巻回されて前記保護管内に挿入された発熱抵抗体と、
前記保護管の開口から流し込まれたキャスタブルが固化して前記保護管内部を密閉した絶縁層とで構成されていることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項３】
前記保護管内部を密閉する絶縁層の中心軸上に、貫通孔または空洞が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気ヒータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の電気ヒータを具備し、半導体排ガスを熱分解する排ガス処理塔と、
前記排ガス処理塔に供給する半導体排ガスを予め薬液で洗浄して可溶性成分や粉塵を除去する入口スクラバと、
前記排ガス処理塔で分解した半導体排ガス中の有害成分を除去する出口スクラバとで構成されていることを特徴とする半導体排ガス処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−５９０６１（Ｐ２００７−５９０６１Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２９９０３（Ｐ２００５−２２９９０３）
【出願日】平成１７年８月８日（２００５．８．８）
【出願人】（５９２０１０１０６）カンケンテクノ株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月８日（２００５．８．８）
【出願人】（５９２０１０１０６）カンケンテクノ株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]