專利名稱：燃燒加熱器及排氣燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使從半導(dǎo)體制造裝置等排出的氣體中含有的可燃性氣體燃 燒的燃燒加熱器及排氣燃燒裝置，特別適用于可燃性氣體為氫氣H2的情況。
背景技術(shù)：
因?yàn)樵诎雽?dǎo)體制造裝置和液晶制造裝置等的制造裝置中排出的氣體中 大多含有危險的可燃性氣體，所以不可不加處理地向大氣排放。因此，使 用排氣燃燒裝置，在向大氣排放前由燃燒加熱器燃燒可燃性氣體。以往， 具有該燃燒加熱器的排氣燃燒裝置根據(jù)其種類具有由金屬加熱器的點(diǎn)火/燃 燒方式(例如，參照專利文獻(xiàn)1)和電火花的點(diǎn)火/燃燒方式(例如，參照 專利文獻(xiàn)2)。圖4表示采用由金屬加熱器的點(diǎn)火/燃燒方式的排氣燃燒裝置。具有金 屬加熱器的燃燒裝置的結(jié)構(gòu)如后所述。在設(shè)有可燃性氣體導(dǎo)入管8、排氣管 道11以及空氣進(jìn)入口 12的燃燒室14內(nèi)設(shè)有金屬加熱器13。金屬加熱器13 包括將熱量傳遞至全周的金屬殼15、設(shè)置在該殼15內(nèi)作為將電能轉(zhuǎn)換為 熱能的電熱材料的電熱加熱器16、檢測金屬加熱器13的溫度的熱電偶5和 填埋在殼15內(nèi)的空間中的絕緣物質(zhì)17。為了使由熱電偶5檢測的金屬加熱 器13的溫度維持在規(guī)定溫度，而通過設(shè)置在燃燒室14外的溫度控制器7 來控制提供給電熱加熱器16的電力。大氣(空氣)通過來自排氣管道11的吸引而從空氣進(jìn)入口 12進(jìn)入燃 燒室14內(nèi)，空氣在燃燒室14內(nèi)維持正常流動的狀態(tài)。在此，被控制了流 量的氫氣(H2)從點(diǎn)火用氣體配管24中流出，由金屬加熱器13的熱能而 與大氣中的氧氣反應(yīng)而點(diǎn)燃。點(diǎn)火后，排氣從可燃性氣體導(dǎo)入管8流入燃 燒室14內(nèi)與大氣中的氧氣混合，通過點(diǎn)火產(chǎn)生的燃燒火焰IO和熱源的熱 能使排氣中含有的可燃性氣體燃燒，進(jìn)行排氣的燃燒處理。燃燒后的氣體 從排氣管道11排出。圖5表示采用電火花的點(diǎn)火/燃燒方式的排氣燃燒裝置?；窘Y(jié)構(gòu)與圖2所示的金屬加熱器引起的點(diǎn)火/燃燒方式相同。不同點(diǎn)在于，點(diǎn)火/燃燒不是由電熱加熱器而是由電火花進(jìn)行的。電火花的結(jié)構(gòu)為點(diǎn)燃電極28、 28 與提升電壓的升壓變壓器29連接，由高電壓進(jìn)行火花放電。氫氣(H2)從點(diǎn)火用氣體配管24流入空氣正常流動的燃燒室14內(nèi)， 由電火花的能量使氫氣與大氣中的氧氣反應(yīng)而點(diǎn)燃。點(diǎn)火居，排氣從可燃 性氣體導(dǎo)入管8流入燃燒室14內(nèi)而與大氣中的氧氣混合，通過點(diǎn)火產(chǎn)生的 燃燒火焰IO使排氣中含有的可燃性氣體燃燒，進(jìn)行排氣的燃燒處理。燃燒 后的氣體從排氣管道ll中排出。另外，如圖4及圖5所示，金屬加熱器方式和電火花方式兩方式為了 進(jìn)行安全燃燒而需要點(diǎn)火用氣體設(shè)備。作為點(diǎn)火氣體通常使用氫氣(H2)。 點(diǎn)火用氣體設(shè)備的結(jié)構(gòu)為點(diǎn)火用氣體配管24與燃燒室14連接，將流過 該點(diǎn)火用氣體配管24的氫氣(H2)供給燃燒室14。為此，介由手動閥18 用過濾器19去除在配管24內(nèi)流動的氫氣(H2)中含有的雜質(zhì)，由目視監(jiān) 視壓力計21并用手動調(diào)節(jié)器20控制氫氣(H2)的壓力，介由氣閥22用質(zhì) 量流量控制器23進(jìn)行流量控制。專利文獻(xiàn)l:特開平7 - 323211號公報專利文獻(xiàn)2:特開平6- 129627號公報在上述專利文獻(xiàn)1的金屬加熱器中，存在高溫燃燒引起的金屬加熱器 周壁劣化和由高溫燃燒引起的反應(yīng)熱而容易使殼內(nèi)的電加熱器斷線而限制 了使用溫度范圍的高溫部分的問題。另外，因?yàn)闅榻饘僦频乃噪娊^緣 性差。并且，因?yàn)閷㈦姛峒訜崞魈盥裨跉?nèi)的絕緣物質(zhì)中，所以電熱加熱 器斷線時更換電熱加熱器的操作十分困難。在燃燒室中，除了可燃性氣體 導(dǎo)入管之外，必須氣密連接溫度控制器的導(dǎo)線和點(diǎn)火用氣體配管，故燃燒 室的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。另外，在專利文獻(xiàn)2的電火花方式中，有時由于點(diǎn)燃電極的劣化而不 能電火花放電，不能點(diǎn)火。并且，因?yàn)樵谖袋c(diǎn)燃時直到點(diǎn)燃期間電火花反 復(fù)進(jìn)行點(diǎn)火放電，所以若在點(diǎn)燃時可燃性氣體的濃度到達(dá)非常高的濃度時 會產(chǎn)生不良情況。在燃燒室中，除了可燃性氣體導(dǎo)入管之外，必須氣密連 接升壓變壓器和點(diǎn)火用氣體配管，故燃燒室的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。可以說金屬加熱器方式和電火花方式是相同的，即在空氣中氧氣過剩 的情況下，低濃度的可燃性氣體的燃燒效率差。并且，點(diǎn)火后由于排氣管道的吸引壓力變動燃燒火焰不穩(wěn)，燃燒效率不穩(wěn)定。因?yàn)樾枰c(diǎn)火用氣體 設(shè)備，所以需要花費(fèi)設(shè)備的費(fèi)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題，提供加熱器不易斷線，使 用溫度范圍寬并能可靠地點(diǎn)火，而且不需要點(diǎn)火用氣體設(shè)備的燃燒加熱器 及排氣燃燒裝置。另外，本發(fā)明提供可使燃燒效率穩(wěn)定并可筒單進(jìn)行維修的排氣燃燒裝 置。
本發(fā)明第一方面提供一種燃燒加熱器，其點(diǎn)燃并燃燒可燃性氣體，其包括加熱源，其由陶資制的筒狀電熱線保持架和巻繞在該電熱線保持架 外周的電熱線構(gòu)成；加熱器蓋，其由石英制成為筒狀，可自由拆卸地覆蓋上述加熱源。在由上述加熱源加熱的蓋的外側(cè)可點(diǎn)燃并燃燒上述可燃性氣體。因?yàn)橛赡蜔嵝缘奶沾珊褪?gòu)成加熱源的電熱線保持架和加熱器蓋， 所以可在高溫下使用燃燒加熱器，并能可靠地點(diǎn)燃/燃燒可燃性氣體。另外， 因?yàn)槟軌蚩煽康攸c(diǎn)燃可燃性氣體，所以不需要點(diǎn)火設(shè)備。并且，因?yàn)橛商沾珊褪?gòu)成加熱源的電熱線保持架和加熱器蓋，所 以能確保高的電絕緣性。另外，因?yàn)橛绍浕瘻囟缺忍沾筛叩氖⒅圃斓募訜崞魃w覆蓋陶瓷制的 電熱線保持架，所以可減少由可燃性氣體燃燒造成的加熱器蓋的損壞，有 效保護(hù)電熱線并可減少電熱線的斷線。因?yàn)榧訜崞魃w可自由拆卸地覆蓋加熱源，所以即使電熱線斷線，只要 將加熱器蓋從加熱源取下，就可以從電熱線保持架取出并安裝電熱線，使 斷線后的更換操作容易。本發(fā)明第二方面，在本發(fā)明第一方面中的燃燒加熱器還包括檢測上 述加熱源溫度的溫度檢測傳感器；支承被上述加熱器蓋覆蓋的加熱源，同 時插通有與上述電熱線及溫度檢測傳感器連接的各個導(dǎo)線的筒狀加熱器保 持架；設(shè)置在上述筒狀加熱器保持架和上述加熱源之間，并直線狀連接上 述加熱源和上述加熱器保持架的高絕緣性筒狀加熱器架。介由加熱器保持架可將引線從加熱源的電熱線引出至外部。并且也可介由加熱器保持架將？ 1線從溫度檢測傳感器引出至外部。另外，因?yàn)閷⒓訜崞鞅３旨芘c加熱源連接，高絕緣性的加熱器架介于加熱源和加熱器保持架之間，所以可提高加熱源的電絕緣性。并且，因?yàn)橹本€狀地連接加熱源和加熱器保持架，所以容易進(jìn)行燃燒加熱器的使用。本發(fā)明第三方面，在本發(fā)明第二方面的燃燒加熱器中，上述加熱器蓋 和上述加熱器架的口徑大致相等，上述加熱源至少下部外徑與上述加熱器 架的內(nèi)徑大致相等，上述加熱器保持架至少上部外徑與上述加熱器架的內(nèi)徑大致相等；在上述加熱器架的上部埋入上述加熱源的下部并用連接件與 上述加熱器架連接，在上述加熱器架的下部埋入上述加熱器保持架的上部 并用連接件與上述加熱器架連接，覆蓋上述加熱源的上述加熱器蓋在上述 加熱器架的上部開口端卡合。通過將加熱源埋入加熱器架中，將加熱器保持架埋入加熱器架中，介 由加熱器架、加熱器保持架而從加熱源引出的導(dǎo)線因?yàn)椴辉谄渲虚g和外部 露出，所以可保護(hù)導(dǎo)線不在外部環(huán)境中。另外，用連接件將加熱源連接在加熱器架上，用連接件將加熱器保持 架連接在加熱器架上，故由加熱器保持架能夠可靠地支承加熱源。并且，只要加熱器蓋覆蓋加熱源，卡合在加熱器架上，故容易取出并 安裝加熱蓋的加熱源。本發(fā)明第四方面提供一種排氣燃燒裝置，包括燃燒室，其點(diǎn)燃/燃燒 排氣中含有的可燃性氣體；氣體導(dǎo)入口，其設(shè)置在上述燃燒室的下部；空 氣進(jìn)入口，其使空氣進(jìn)入所述燃燒室；排氣口，其設(shè)置在上述燃燒室上部 與上述氣體導(dǎo)入口相對的位置并將氣體從上述燃燒室排出；可燃性氣體導(dǎo) 入管，其彎成L形，前端部從上述氣體導(dǎo)入口插入上述燃燒室內(nèi)而從基端 部側(cè)導(dǎo)入上述排氣；加熱器罩，其連接上述可燃性氣體導(dǎo)管的前端部并成 筒形；本發(fā)明第二或第三方面的燃燒加熱器，其確保氣體通路右同軸地插 入固定在上述加熱罩內(nèi)，加熱由上述氣體通路供給的可燃性氣體，同時點(diǎn) 燃被加熱的可燃性氣體和從上述空氣進(jìn)入口進(jìn)入的空氣的混合氣體而產(chǎn)生 燃燒火焰；T形配管，其構(gòu)成上述可燃性氣體導(dǎo)入管的L形拐角部，將上 述T形配管主管的一端連接到上述可燃性氣體導(dǎo)入管的前端部，打開上述 主管的另一端并將上述T形配管的支管連接到上述可燃性氣體導(dǎo)入管的基端部側(cè)；溫度控制器，其連接從上述燃燒加熱器的加熱器媒持架向外引出的電熱線和電熱對的各個導(dǎo)線，控制提供給上述電熱線的電力，以使由溫 度檢測傳感器檢測出的溫度達(dá)到規(guī)定的溫度。通過從可燃性氣體導(dǎo)入管的前端部插入上述燃燒加熱器的加熱器保持架，并貫通上述T形配管的主管，將從上述主管開放的另一端向外部取出的加熱器保持架的下端氣密固定在 上述主管開放的另 一端，確保上述氣體通路將上述燃燒加熱器插入固定在上述力a熱器罩內(nèi)。通過在加熱罩內(nèi)確保氣體通路而插入燃燒加熱器，在流經(jīng)氣體通路的 過程中由加熱源充分加熱可燃性氣體，故低濃度的可燃性氣體也可高效地 燃燒。并且，因?yàn)橛杉訜崞髡稚w住燃燒加熱器，所以可燃性氣體點(diǎn)著后， 燃燒火焰不會由于排氣管道的吸引壓力變動而不穩(wěn)定，燃燒效率穩(wěn)定。配管安裝燃燒加熱器，并取出電熱線及溫度檢測傳感器的引線，所以燃燒 加熱器的安裝、取出變得容易，也可容易地進(jìn)行維修。通過在可燃性氣體導(dǎo)入管的拐角部設(shè)置T形配管，并使燃燒加熱器的 加熱器保持架貫通該T形配管，從燃燒室的氣體導(dǎo)入口取出引線，故與在 燃燒室設(shè)置專用的引線取出用開口的情況相比，可簡單地進(jìn)行維修。并且，可燃性氣體導(dǎo)入管的L形拐角部設(shè)置的T形配管的主管上同軸 地固定燃燒加熱器的加熱器保持架，故容易在加熱器罩內(nèi)插入固定燃燒加 熱器。另外，在本發(fā)明第四方面中，在上述燃燒加熱器和上述排氣口之間設(shè) 置筒狀的冷卻管來冷卻由上述燃燒加熱器燃燒的可燃性氣體，則冷卻的排 氣向大氣排出，故不影響環(huán)境。本發(fā)明第五方面，在本發(fā)明第四方面的排氣燃燒裝置中，上述加熱器 罩和覆蓋上述加熱源的加熱器蓋的間隔為2~20mm，上述加熱器罩或上述 加熱源的全長為30 ~ 300mm,上述加熱器蓋的直徑為10~20mm。如本發(fā)明，若將各主要部件設(shè)定為上述的尺寸，則可進(jìn)一步有效燃燒 排氣中含有的可燃性氣體。本發(fā)明第六方面，在本發(fā)明第四或第五方面的排氣燃燒裝置中，上述 加熱源及上述加熱器架是陶瓷制的，上述加熱器罩是石英制的，將由上述 電熱線加熱的加熱源的溫度i殳為650- 1200°C。由耐熱性的陶資和石英構(gòu)成電熱線保持架和加熱器蓋，'使燃燒加熱器的溫度上升至650 ~ 1200°C,故可使排氣中含有的可燃性氣體更有效地燃燒。根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)榧訜崞鞑灰讛嗑€，使用溫度范圍廣并能夠可靠地點(diǎn) 火/燃燒，進(jìn)而不需要點(diǎn)火用氣體設(shè)備，故可簡化燃燒加熱器及裝置的結(jié)構(gòu)。 另外，根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)更加高效的穩(wěn)定燃燒，并可使維修簡便。


圖1是實(shí)施例的燃燒加熱器的分解/組裝圖； 圖2是實(shí)施例的燃燒加熱器的組裝完成圖；圖3是實(shí)施例的排氣燃燒裝置的說明圖，圖3 (a)是縱剖面圖，圖3 (b)是燃燒加熱器主要部分的剖面圖；圖4是現(xiàn)有例的耐熱性金屬的圓筒形的實(shí)施例圖部分的剖面圖；圖5是現(xiàn)有例的電火花的點(diǎn)燃/燃燒方式的實(shí)施例圖部分的剖面圖，圖5 (a)是正面實(shí)施例圖部分的剖面圖，圖5 (b)是側(cè)面實(shí)施例圖部分的剖面圖；圖6是比較實(shí)施例和現(xiàn)有例的燃燒效率的圖。
具體實(shí)施方式
以下說明本發(fā)明實(shí)施例。圖1表示實(shí)施例的燃燒加熱器的分解組裝圖。燃燒加熱器30主要包括 成為加熱源的圓筒形加熱源32、覆蓋加熱源32的有頭圓筒形加熱器蓋31、 支承被加熱器蓋31覆蓋的加熱源32的圓筒形加熱器保持架46、設(shè)置在加 熱源32和加熱器保持架46之間并直線地連接加熱源32和加熱器保持架46 的圓筒形加熱器架41。上述加熱源32由具有高電絕緣性的圓筒形電熱線保持架33和巻繞在 電熱線保持架33外周的電熱線34構(gòu)成。在電熱線保持架33的外周壁切開 螺旋狀的溝槽45，將電熱線34埋入該溝槽45中而巻繞在電熱線保持架33 的外周壁。電熱線保持架33的上部開口端為了防止破損而進(jìn)行了倒角。為 了使電熱線保持架33下部的開口端的內(nèi)周可插入加熱器架41內(nèi)，在軸向 外方設(shè)有具有與加熱器架41的內(nèi)徑大致相等的外徑的大致環(huán)狀突起37。從而，在該環(huán)狀突起37的外周形成臺階部40。該臺階部40與加熱器架41的 上部開口端接觸。在突起37的 一部分上還設(shè)置有朝向軸向外方的舌片狀的 延伸部38,在該延伸部38上開設(shè)與加熱器架41連接的螺孔39。在電熱線34上連接有供電用的兩根導(dǎo)線(圖2的48)。并且，在電熱 線保持架33的表面?zhèn)仍O(shè)置有作為用于檢測加熱源32的溫度的溫度檢測傳 感器的電熱對35，該電熱對35也與傳送檢測信號的導(dǎo)線(圖2的49)連 接。電熱線保持架33例如由耐熱性、高絕緣性的陶瓷形成，電熱線34例 如由鎳鉻合金線構(gòu)成。因此加熱源32構(gòu)成中空的陶覺加熱器，通過形成中 空而可快速升溫、降溫。上述加熱器蓋31形成上部關(guān)閉下部開口的圓筒形，覆蓋加熱源32并 覆蓋具有加熱源32的主管的外周。上述加熱器保持架46由支承被加熱器蓋31覆蓋的加熱源32的圓筒體 構(gòu)成。在加熱器保持架46的上部側(cè)面設(shè)有與加熱器架41連接的螺孔47。 加熱器保持架46具有支承加熱源32的功能，同時具有保護(hù)從加熱源32伸 出的引線并向外部引出的保護(hù)管的功能。加熱器架41設(shè)置在筒狀的加熱器保持架46和加熱源32之間，由直線 狀連接加熱器保持架46和加熱源32的高絕緣性筒狀體構(gòu)成。在加熱器架 41的側(cè)面沿軸向設(shè)置有加熱源安裝用的螺孔42和加熱器保持架安裝用的螺 孔43。加熱器架41具有連接加熱源32和加熱器保持架46的功能，同時具 有提高加熱源32的電絕緣性的功能。為了使加熱器蓋31覆蓋加熱源32，設(shè)定上述加熱器蓋31的內(nèi)徑與加 熱源32的外徑大致相等。為了使加熱器蓋31與加熱器架41接觸并卡合， 設(shè)定加熱器蓋31和加熱器架41的口徑大致相等。另外，設(shè)定圓筒狀的加 熱源32的外徑比加熱器架41的內(nèi)徑稍大。并且，加熱器保持架46的外徑 為可插入加熱器架41內(nèi)而設(shè)定為與加熱器架41的內(nèi)徑大致相等。在組裝這樣的燃燒加熱器時，通過將加熱源32的下部插入加熱器架 41，使設(shè)置在加熱源32的延伸部38上的螺孔39和設(shè)置在加熱器架41上 部的螺孔42吻合，并在這些吻合的螺孔42、 39上擰入螺釘44并緊固，將 加熱源32安裝在加熱器架41上。另外，將加熱器保持架46的上部插入加熱器架41,使設(shè)置在加熱器架41下部的螺孔43和設(shè)置在加熱器保持架46上部的螺孔47吻合，通過在這 些接合的螺孔43、 47上擰入螺釘44并緊固，將加熱器保持架46安裝在加 熱器架41上。這樣，介由加熱器架41將加熱器保持架46直線狀地連接在加熱源32 上，然后將加熱器蓋31蓋在加熱源32上。覆蓋加熱源32的加熱器蓋31 由于自重而沿加熱源32下降，卡合在加熱器架41的上端開口部。由此含 有加熱源32的上部的外周被加熱器蓋31覆蓋，保護(hù)電熱線34不受燃燒時 產(chǎn)生的水滴和燃燒火焰的熱源的影響。圖2表示燃燒加熱器的組裝完成圖。加熱源32及熱電偶的導(dǎo)線48、 49 從加熱源32經(jīng)過加熱器架41及加熱器保持架46內(nèi)的空間而從加熱器保持 架46的下端開口引出。圖3表示組裝了上述燃燒加熱器的排氣燃燒裝置，圖3 (a)是剖面圖， 圖3 (b)是主要部分放大圖。排氣燃燒裝置主要具有燃燒容器51，其形 成燃燒具有可燃性氣體的排氣的燃燒室52;燃燒加熱器30，其設(shè)置在燃燒 室52內(nèi)，放出用于使可燃性氣體點(diǎn)燃并燃燒的熱量；溫度控制器65,其作 為根據(jù)檢測溫度控制燃燒加熱器30的控制部。 .燃燒容器51由例如不銹鋼等的耐熱性部件構(gòu)成，并由成為在內(nèi)部的燃 燒室52中點(diǎn)燃/燃燒可燃性氣體。在燃燒室52下部設(shè)有氣體導(dǎo)入口 53。可 燃性氣體導(dǎo)入管58從該空氣導(dǎo)入口 53插入燃燒室52內(nèi)?？扇夹詺怏w導(dǎo)入 管58的一端在上方彎成L形，前端從氣體導(dǎo)入口 53插入燃燒室52內(nèi)，可 燃性氣體導(dǎo)入管58的另一端與未圖示的半導(dǎo)體制造裝置的排氣口連接，從 半導(dǎo)體制造裝置排出的含有可燃性氣體的排氣導(dǎo)入燃燒室52內(nèi)。在此，作 為從半導(dǎo)體制造裝置排出的可燃性氣體，列舉氫氣H2。為了安裝燃燒加熱器30,用具有主管59a和支管59b的T形配管59 構(gòu)成可燃性氣體導(dǎo)入管58的L形拐角部。T形配管59的主管59a的一端與 可燃性氣體導(dǎo)入管58的前端部連接，開放主管59a的另一端，將T形配管 59的支管59b與可燃性氣體導(dǎo)入管58的基端部連接。在與燃燒室52上部的氣體導(dǎo)入口 53對應(yīng)的位置上設(shè)有排氣管道55， 將含有燃燒了可燃性氣體的排氣的燃燒室52內(nèi)的氣體向大氣中排出。另外， 在可燃性氣體導(dǎo)入管58插入的燃燒室52下部的氣體導(dǎo)入口 53的外周設(shè)有 多個空氣進(jìn)入口 54,大氣(空氣)從燃燒室52的外部進(jìn)入燃燒室52內(nèi)。設(shè)置在燃燒室52的底部的氣體導(dǎo)入口 53的上面垂直于軸線安裝有上 述燃燒加熱器30。其安裝方法是將燃燒加熱器30裝入燃燒室52內(nèi)，構(gòu)成 燃燒加熱器30的下部的加熱器保持架46從可燃性氣體導(dǎo)入管58的前端部 插入可燃性氣體導(dǎo)入管58內(nèi)，貫通T形配管59的主管59a，加熱器保持架 46的下端從主管59a的開放的另一端取出。在取出的該加熱器保持架46的 下端設(shè)置凸緣68,堵住T形配管59的主管59a的下端開口，并由O形環(huán) 61封閉T形配管59內(nèi)。 '這樣，在燃燒室52的底部中央安裝燃燒加熱器30,然后包圍燃燒加熱 器30的加熱源32,同軸地安裝加熱器罩56。該加熱器罩56由陶乾制的圓 筒構(gòu)成，具有防止燃燒火焰62和燃燒效率不穩(wěn)定的功能。加熱器罩56與 從燃燒室52的氣體導(dǎo)入口 53插入的可燃性氣體導(dǎo)入管8的導(dǎo)出口連接。 可燃性氣體導(dǎo)入管58的連接口徑設(shè)為例如NW25,并通過將加熱器罩56 的中空的導(dǎo)入口嵌入連接在導(dǎo)出口的臺階槽45。卡合部由螺釘62a旋緊， 由此將加熱器罩56固定在可燃性氣體導(dǎo)入管8上。在加熱器罩56和被加熱器蓋31覆蓋的燃燒加熱器30的間隙形成可燃 性氣體流動的氣體通路60。另外，在燃燒室52內(nèi)的燃燒加熱器30和排氣管道55之間的空間設(shè)置 覆蓋燃燒火焰62的圓筒狀的冷卻管57。在該圓筒狀冷卻管57上設(shè)置未圖 示的水冷封套，冷卻冷卻管57內(nèi)燃燒過的可燃性氣體至低溫。通過將這樣 冷卻的氣體從排氣管道55放出大氣中而不影響大氣環(huán)境。另夕卜，從加熱器保持架46的下端伸出的兩根導(dǎo)線48及導(dǎo)線49與設(shè)置 在燃燒室52外部的溫度控制器65連接。溫度控制器65根據(jù)熱電偶35的 檢測溫度控制向電熱線34提供的電力，使加熱源32的溫度形成為設(shè)定溫 度。由溫度控制器65控制的加熱源32的設(shè)定溫度在650 ~ 1200。C的范圍內(nèi) 為好。未達(dá)到65(TC時不完全燃燒，比與02不發(fā)生反應(yīng)。因此，650'C為最 低溫度。另外，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生超過120(TC的溫度的熱源和能承受該溫度的 燃燒室結(jié)構(gòu)。因此，結(jié)構(gòu)上使用的最高溫度是1200。C。以下說明該排氣燃燒室裝置的動作。通過連接在排氣管道55上的未圖示的排氣設(shè)備，吸引燃燒室52內(nèi)的 氣體使其經(jīng)過排氣管道55,從設(shè)置在燃燒室52下部的空氣進(jìn)入口 45將大 氣吸入燃燒室52內(nèi)，空氣時常在燃燒室52內(nèi)流動。電流在加熱源32的電熱線34中流動，通過溫度控制器65的控制，將 加熱源30的加熱源32加熱至上述的設(shè)定溫度。將加熱溫度設(shè)定為使從可 燃性氣體導(dǎo)入管58導(dǎo)入并與大氣混合的可燃性氣體不需要?dú)錃獾赛c(diǎn)燃?xì)怏w 就可直接點(diǎn)燃的充分的溫度。燃燒加熱器30加熱后，打開可燃性氣體導(dǎo)入管58的閥(未圖示)，連 通未圖示的半導(dǎo)體制造裝置的排氣口和可燃性氣體導(dǎo)入管58,將從半導(dǎo)體 制造裝置排出的排氣導(dǎo)入可燃性氣體導(dǎo)入管58?？扇夹詺怏w流經(jīng)設(shè)置在加 熱源32外側(cè)的氣體通路60,含有該可燃性氣體的排氣在作為氣體通路60 的出口的燃燒加熱器30的頂部與從燃燒室52底部設(shè)置的空氣進(jìn)入口 54流 入的空氣混合而發(fā)生燃燒反應(yīng)、點(diǎn)燃并燃燒?？扇夹詺怏w通過氣體通路60 時，通過由溫度控制器65控制的燃燒加熱器30獲得熱能而達(dá)到燃燒溫度。 因此，不再需要特別點(diǎn)火裝置，而在燃燒加熱器30的頂部燃燒性氣體發(fā)生 燃燒反應(yīng)、點(diǎn)燃并燃燒。并且，由加熱器罩56覆蓋燃燒加熱器30,在可燃 性氣體流經(jīng)在這些部件之間形成的氣體通路60時，因?yàn)橛扇紵訜崞?0 充分加熱可燃性氣體，所以即使燃燒室52內(nèi)的空氣中氧氣過剩時，即使排 氣中含有的可燃性氣體濃度低也可高效燃燒。特別是因?yàn)樵谌紵訜崞?0的外周設(shè)有加熱器罩56,所以即使氣體管 道55的吸引壓力變動時，燃燒火焰也不搖動，排氣中含有的可燃性氣體濃 度低時燃燒效率也穩(wěn)定，在低濃度時也能高效燃燒。具體地說，圖6表示使用實(shí)施例的燃燒加熱器、現(xiàn)有例的電火花、金 屬加熱器比較燃燒可燃性氣體H2和不活潑氣體N2的混合氣體時的燃燒效率 數(shù)據(jù)，也表示用于參考的沒有進(jìn)行燃燒時的未處理數(shù)據(jù)。橫軸表示從可燃 性氣體導(dǎo)入管58向可燃性氣體導(dǎo)入方向流動的氫氣(H2)和氮?dú)?N2)的 混合比(H2/ ( H2+ N2) °/ ),縱軸表示在排氣管道55部測量的112殘留濃度(ppm )。在此，本實(shí)施例取得圖6數(shù)據(jù)時的條件為燃燒加熱器和加熱器罩的間隙6mm燃燒加熱器全長150mm設(shè)定溫度900°C排氣的可燃性氣體&和不活潑氣體N2的混合氣體流量90L/min。 并且，電火花、金屬加熱器中設(shè)定熱源的溫度為900°C。 使用電火花時，因?yàn)樵诨旌媳?5%以上的混合氣體中充分燃燒，所以&殘留濃度低；在未達(dá)到25%的低混合比時，因?yàn)槲慈紵谋壤咚訦2 殘留濃度高，而原封不動地將未燃燒氣體從排氣管道55中排出。因此，低 濃度H2的燃燒效率低、安全性差。另外，使用金屬加熱器時，因?yàn)樵诨旌媳?0%以上的混合氣體中充分 燃燒，所以H2殘留濃度低，在未達(dá)到20%的低混合比時，因?yàn)槲慈紵谋?例高所以H2殘留濃度高，并如此地將未燃燒氣體從排氣管道55中排出。因 此，低濃度H2的燃燒效率低、安全性差。然而，使用實(shí)施例的燃燒加熱器時，H2殘留濃度的最大值接近混合比 10%，可高效燃燒。&殘留濃度的最大值在電火花式時為1000ppm,在金屬 加熱器時為700ppm，燃燒加熱器400ppm比現(xiàn)有的熱源減低至2/5 ~ 4/7而 燃燒效率顯著提高。因此，解決了低濃度H2的燃燒效率和安全性方面的問 題。根據(jù)上述的實(shí)施例，在由加熱源32高溫加熱的氣體通路60內(nèi)加熱可 燃性氣體，在氣體通路60的出口與空氣混合并燃燒，所以不需要使用氫氣 等的助燃?xì)怏w的點(diǎn)火設(shè)備，可直接點(diǎn)燃并燃燒排氣中含有的可燃性氣體。 因此，因?yàn)椴恍枰髿庖酝獾闹細(xì)怏w和點(diǎn)火設(shè)備，所以可大幅度簡化裝置結(jié)構(gòu)。另外，因?yàn)閷㈦姛峋€34巻繞在電熱線保持架33的外周，所以與將電 熱線34巻繞在電熱線保持架33的內(nèi)周時相比，可使燃燒加熱器30小型化。 并且，因?yàn)閷㈦姛峋€34巻繞在電熱線保持架33外周，所以容易進(jìn)行巻繞 操作。因?yàn)閷㈦姛峋€34巻繞在電熱線保持架33外周設(shè)有的螺旋槽45中， 所以電熱線34可不在電熱線保持架34的外周露出。并且，.因?yàn)橛杉訜崞?蓋31覆蓋電熱線保持架33的外周，所以可進(jìn)一步保護(hù)電熱線34并可有效 保持由電熱線34加熱的電熱線保持架33的溫度。因?yàn)榭墒箍扇夹詺怏w在 電熱線保持架33和加熱器罩56之間的氣體通路60升溫至點(diǎn)火溫度，所以 在被加熱的可燃性氣體與空氣或氧氣混合的加熱器蓋31的頂部，能夠可靠 地點(diǎn)燃、燃燒可燃性氣體。并且，在實(shí)施例中，因?yàn)樵诩訜嵩?2的電熱線保持架上使用陶瓷，所 以可實(shí)現(xiàn)高電絕緣性并可有效防止漏電。另外，因?yàn)樵诟采w加熱源32的加 熱器罩56上使用比陶瓷的軟化性高的石英，所以加熱器蓋不易產(chǎn)生裂紋和 裂縫，可更有效保護(hù)電熱線不受水滴和燃燒火焰的影響。作為構(gòu)成加熱器蓋31和電熱線保持架33的材料使用石英和陶瓷，從 而燃燒引起的加熱器蓋31和電熱線保持架33內(nèi)外周壁不易劣化，并且因 為電熱線34不從燃燒火焰62和內(nèi)部環(huán)境中直接露出，所以在燃燒引起的 反應(yīng)熱中也可有效保護(hù)電熱線34。另外，燃燒過的可燃性氣體通過冷卻管57冷卻并形成水蒸氣狀，與冷 卻管57內(nèi)壁面接觸而形成為水滴，由于排氣壓力的不穩(wěn)而飛散，水滴落下 而接觸在加熱器蓋31上。盡管因?yàn)樵撍蔚慕佑|加熱器蓋31的表面溫度 急劇變化，但因?yàn)榧訜崞魃w31的材質(zhì)是石英，所以防止像使用陶覺時產(chǎn)生 的裂紋或裂縫等，可有效保護(hù)加熱器蓋31內(nèi)部的電熱線34以防水滴的影 響而斷線及漏電。并且，因?yàn)榭扇菀讓⒓訜崞魃w31從加熱源32取出，所以容易進(jìn)行維 修。特別是在電熱線6斷線時，不用更換燃燒加熱器30整體，只需從加熱 源32取出加熱器蓋31，在電熱線保持架33外周巻繞新的電熱線34就可容 易地進(jìn)行維修。具體地說，電熱線34斷線時的處理為取出由凸緣68固定在可燃性 氣體導(dǎo)入管58的T形配管59上的燃燒加熱器30。并且，加熱器蓋31沿加 熱源32上方移動而/人加熱源32耳又出，并將斷線的電熱線34 /人加熱源32 的螺旋槽45取出并在加熱源32的螺旋槽45上巻裝新的電熱線34，安裝加 熱器蓋31并覆蓋加熱源32上方。若在加熱源32上覆蓋加熱器蓋31而形 成燃燒加熱器30,則可將其安裝在可燃性氣體導(dǎo)入管58的T形配管59上。 這樣，由一次操作可進(jìn)行在可燃性氣體導(dǎo)入管58中取出或安裝燃燒加熱器， 或者可將加熱器蓋31從加熱源32中取出或安裝，所以可容易并簡單地進(jìn) 行電熱線34的斷線更換操作，維修變得容易。另外，使用這樣中空的陶瓷燃燒加熱器為了維持?jǐn)酂嵝钥尚纬尚〉募?熱器形狀。因?yàn)閷㈦姛峋€34巻繞在外周，所以設(shè)置電熱對35的圓筒形陶 瓷材料的厚度也不那么厚。由此，可避免燃燒裝置大型化，可使設(shè)置空間 縮小并防止設(shè)置半導(dǎo)體制造裝置的清潔室的成本增加。因?yàn)樵诳扇夹詺怏w導(dǎo)入管58內(nèi)部安裝燃燒加熱器30,在外部將導(dǎo)線 48、 49從可燃性氣體導(dǎo)入管58取出，所以與在燃燒室52內(nèi)設(shè)置專用的導(dǎo) 線取出用開口的情況相比，可容易進(jìn)行維修。并且，將陶瓷加熱器安裝在燃燒室52內(nèi)時，只由凸緣68將筒狀加熱源32的加熱器保持架46固定在安裝于可燃性氣體導(dǎo)入管58的T形配管59 上即可，其安裝也很容易。另夕卜，通過改變加熱源32的槽45的深度和槽數(shù)，根據(jù)電熱線34的直 徑和巻繞數(shù)而可適用于條件不同的各種排氣的燃燒。在此，說明構(gòu)成燃燒加熱器的各部件的尺寸。因?yàn)樵谌紵訜崞?0的 結(jié)構(gòu)上可制作的最低直徑尺寸是10mm,使用實(shí)施例的燃燒加熱器30時結(jié)構(gòu) 上的最大直徑尺寸時20mm,所以燃燒加熱器30的直徑尺寸為10~20mm。 另外，與可燃性氣體最大流量和燃燒加熱器直徑尺寸有關(guān)系的燃燒效率， 在燃燒加熱器的全長為30 ~ 300mm時可得到最有效的發(fā)揮。與可燃性氣體最大流量和燃燒加熱器直徑尺寸有關(guān)系的燃燒效率，在 加熱器罩56和燃燒器30的間隔(氣體通路60的寬度)為2 ~ 20醒、加熱 器罩的全長為30~ 300mm時，可得到最有效的發(fā)揮?？扇夹詺怏w和不可燃 性氣體的混合流量在5 ~ 200L/min下使用。另外，將由溫度控制器65控制的溫度設(shè)定為650 ~ 1000°C。在本發(fā)明實(shí)施例中，加熱源32的形狀為圓筒形，但并不限定于該形狀， 例如可以為六邊形或八邊形等多邊形。另外，在實(shí)施例中，在燃燒室52的 底部設(shè)置空氣進(jìn)入口 54,'也可以在燃燒室52外周部或燃燒室1的底部及外 周部兩方都設(shè)置。也在外周部設(shè)置時，可以將設(shè)置在外周部的空氣進(jìn)入口 設(shè)置在對應(yīng)燃燒加熱器頂部的位置。另外，在實(shí)施例中，在加熱器罩上不設(shè)置空氣孔，也可以在加熱器罩 上設(shè)置空氣孔。如此,可使可燃性氣體在空氣通路內(nèi)與空氣混合而燃燒。 從空氣孔導(dǎo)入的空氣量中氧氣濃度不足以充分燃燒的氫濃度高的可燃性氣 體可在氣體通路內(nèi)的氧氣濃度高的燃燒室內(nèi)的燃燒加熱器頂部燃燒。
權(quán)利要求
1.一種排氣燃燒裝置，包括燃燒室，其點(diǎn)燃/燃燒排氣中含有的可燃性氣體；空氣進(jìn)入口，其使空氣進(jìn)入所述燃燒室；排氣口，其將所述燃燒室內(nèi)氣體排出；可燃性氣體導(dǎo)入管，其插入所述燃燒室內(nèi)，將所述排氣導(dǎo)入；燃燒加熱器，其形成所述可燃性氣體流通的氣體通路，在所述氣體通路內(nèi)加熱所述可燃性氣體，燃燒該被加熱的可燃性氣體和從所述空氣進(jìn)入口進(jìn)入的空氣的混合氣體而產(chǎn)生燃燒火焰；溫度控制器，其控制所述燃燒加熱器，使所述可燃性氣體在所述路內(nèi)達(dá)到燃燒溫度。
2. 如權(quán)利要求1所述的排氣燃燒裝置，其特征在于，形成為使所述可 燃性氣體在所述氣體通路內(nèi)與所述空氣混合的結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1所述的排氣燃燒裝置，其特征在于，所述燃燒加熱器 的全長為30~ 300mm。
4. 如權(quán)利要求1所述的排氣燃燒裝置，其特征在于，所述氣體通路的 寬度為2 ~ 20mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的排氣燃燒裝置，其特征在于，所述可燃性氣體 和不燃性氣體的混合流量為5 ~ 200L/Min。
6. 如權(quán)利要求1所述的排氣燃燒裝置，其特征在于，由所述溫度控制 器控制的溫度為650~ IOO(TC。
7. 如權(quán)利要求1所述的排氣燃燒裝置，其特征在于，所述燃燒加熱器 至少由作為加熱源的圓筒狀加熱源構(gòu)成，所述加熱源由圓筒狀電熱線保持 架、巻繞在該電熱線保持架外周的電熱線、檢測所述加熱源溫度用的熱電 偶構(gòu)成。
8. 如權(quán)利要求7所述的排氣燃燒裝置，其特征在于，所述電熱線保持 架具有絕緣性。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的排氣燃燒裝置，其特征在于，所述電熱線 保持架由陶瓷制成。
10. 如權(quán)利要求7-9中任意1項所述的排氣燃燒裝置，其特征在于，在所述電熱線保持架的外周壁切開螺旋狀的溝槽，將所述電熱線埋入所述 溝槽中，并巻繞在所述電熱線保持架上。
11. 如權(quán)利要求7所述的排氣燃燒裝置，其特征在于，所述加熱源為中 空的構(gòu)造。
12. 如權(quán)利要求11所述的排氣燃燒裝置，其特征在于，所述加熱源由陶瓷制成。
全文摘要
一種燃燒加熱器及排氣燃燒裝置。其能可靠地點(diǎn)燃可燃性氣體使燃燒效率穩(wěn)定，不需要點(diǎn)火用氣體設(shè)備，且容易組裝分解。燃燒加熱器具有加熱源，其由筒狀的電熱線保持架和卷繞在電熱線保持架外周的電熱線構(gòu)成；加熱器蓋，其覆蓋加熱源。在由電熱線加熱的加熱器蓋的外側(cè)點(diǎn)燃/燃燒可燃性氣體。該燃燒加熱器還包括支承被加熱器蓋覆蓋的加熱源的筒狀加熱器保持架、設(shè)置在筒狀的加熱器保持架和加熱源之間并同軸直線狀連接加熱器保持架和加熱源的高絕緣性筒狀加熱器架。由螺釘使填埋在加熱器架上部的加熱源的下部與加熱器架連接，由螺釘使填埋在加熱器架下部的加熱器保持架的上部與加熱器架連接。將覆蓋加熱源的加熱器蓋卡合在加熱器架的上部開口端。
文檔編號F23G7/06GK101220958SQ20071018508
公開日2008年7月16日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月25日
發(fā)明者渡邊信一, 石原將司 申請人:株式會社國際電氣半導(dǎo)體技術(shù)服務(wù)