JP6153754B2 - 除害機能付真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイス、液晶、ＬＥＤ等を製造する製造装置の排気系システムに用いられる真空ポンプに係り、特に製造装置のチャンバを排気するための真空ポンプにチャンバから排出された排ガスを処理して無害化するための除害機能を付加した除害機能付真空ポンプに関するものである。

半導体デバイス、液晶パネル、ＬＥＤ、太陽電池等を製造する製造プロセスにおいては、真空に排気されたプロセスチャンバ内にプロセスガスを導入してエッチング処理やＣＶＤ処理等の各種処理を行っている。これらエッチング処理やＣＶＤ処理等の各種処理を行うプロセスチャンバは真空ポンプによって真空排気されている。また、プロセスチャンバおよびプロセスチャンバに接続されている排気系機器は、クリーニングガスを流すことによって定期的に洗浄している。これらプロセスガスやクリーニングガス等の排ガスは、シラン系ガス（ＳｉＨ_４，ＴＥＯＳ等）、ハロゲン系ガス（ＮＦ_３，ＣｌＦ_３，ＳＦ_６，ＣＨＦ_３等）、ＰＦＣガス（ＣＦ_４，Ｃ_２Ｆ_６等）などを含み、人体に悪影響を及ぼしたり、地球温暖化の原因になる等の地球環境に悪影響を及ぼすので、大気にそのまま放出することは好ましくない。そこで、これらの排ガスを真空ポンプの下流側に設置された排ガス処理装置によって無害化処理を行った後に大気に放出している。

特許第３３０５５６６号

従来、真空ポンプと排ガス処理装置は、個別の筐体に納められていたため、設置位置が遠く離れ、両者の間には必ず接続配管の介在が必要であり、各々が必要な熱を融通して省エネルギーをはかるという観点では、最適なものでは無かった。そのため、真空ポンプと排ガス処理装置を同一筐体に納め、両者間の配管を短くした装置も開発されて一体型排気システムとして販売されている。こういった一体型排気システムであっても、真空ポンプと排ガス処理装置とを接続する配管は数ｍの距離があり、配管は生成物付着を防止するために保温又はヒーター等で昇温されている。

真空ポンプと排ガス処理装置とを個別の筺体に納めていた排気系システムおよび真空ポンプと排ガス処理装置とを同一の筺体に納めていた排気系システムのいずれにおいても、真空ポンプの圧縮熱によって加熱された排ガスの熱を後段の排ガス処理装置で有効に利用されていないという問題がある。
また、上記排気系システムにおいて、真空ポンプ内部に生成物が付着することを防止するために、生成物の分圧を下げることを目的として加熱した不活性ガスによるパージが行うことがあるが、不活性ガスを加熱せずに用いると蒸気圧も低下してしまい、生成物の付着を防止することができないため、不活性ガスの加熱は必須である。この不活性ガスの加熱には専用のヒーターが必要であり、発生した熱は主に周囲や処理済みガスに移動し、再利用されることが無かった。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、真空ポンプの圧縮熱によって加熱された排ガスの熱を排ガスの無害化処理に利用でき、かつ除害部における無害化処理で発生する熱を真空ポンプに供給する不活性ガスの加熱に利用することができる除害機能付真空ポンプを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、前記除害部は、排ガスを燃焼処理する燃焼室を内部に形成する円筒体と、前記燃焼室における排ガスの燃焼処理の際に発生する熱を用いて不活性ガスを加熱する熱交換機構とを備え、前記熱交換機構は、前記円筒体を包囲するように設けられた外筒と、円筒体と外筒との間に形成される加熱室とを備え、前記燃焼室で排ガスを燃焼処理する際に発生する熱を用いて前記加熱室内に流入させた不活性ガスを加熱する機構であり、前記熱交換機構の前記加熱室で加熱された不活性ガスを前記真空ポンプに導入するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、真空ポンプから排気される排ガスは、真空ポンプにおける圧縮熱により２００℃程度まで加熱されており、この加熱された排ガスを排気管から直接に除害部に導入して無害化処理を行うことができる。したがって、排ガスを常温から暖める必要がなく、除害部における燃料使用量を削減することができ、省エネルギーを図ることができる。また、除害部において排ガスの無害化処理の際に発生した廃熱を利用してＮ_２等の不活性ガスを加熱し、加熱された不活性ガスを真空ポンプに供給することができる。したがって、加熱された不活性ガスにより真空ポンプのパージを行うことができ、真空ポンプの内部に生成物が付着することを防止することができる。本発明によれば、不活性ガスを加熱するための専用のヒーターを設置する必要がなく、省エネルギーを図ることができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記真空ポンプの排気口と前記除害部とを接続する配管の配管長は、１００ｍｍ〜５００ｍｍであることを特徴とする。
本発明によれば、真空ポンプと除害部とを接続する排気管の配管長が５００ｍｍ以下であり、この部分での生成物の付着の防止も図ることができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記熱交換機構は、前記除害部のガス処理部の周囲又は内部に設置された熱交換器からなることを特徴とする。
本発明によれば、燃焼式又は電熱式の除害部の外側又は内側に熱交換器を設けることにより、排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて不活性ガスを加熱することができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記熱交換機構は、分割された複数段の熱交換部からなり、前記複数段の熱交換部の段数を切り換えることにより、加熱される不活性ガスの温度を制御することを特徴とする。

本発明の好ましい態様によれば、前記除害部のガス処理部と前記熱交換機構との間に断熱材を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、断熱材を設けることにより熱交換機構の構成部品（例えば、シール材）が必要以上に加熱されることがなく、構成部品に損傷が生じることがない。なお、除害部の内壁に断熱材を含むように構成してもよい。

本発明の好ましい態様によれば、前記熱交換機構で加熱された不活性ガスをさらに加熱するヒーターを設け、該ヒーターで加熱された不活性ガスを前記真空ポンプに導入するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、除害部の廃熱を利用する熱交換機構で加熱された不活性ガスは、ヒーターによりさらに加熱されることにより、不活性ガスの温度を真空ポンプの内部温度と同一にすることができ、ロータおよびケーシングの寸法変化を最小化することができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記熱交換機構から前記真空ポンプに不活性ガスを導入する配管を二重管とし、該二重管の内側配管を不活性ガスの流路とし、内側配管と外側配管の間の空間を前記真空ポンプにより真空引きしたことを特徴とする。
本発明によれば、前記熱交換機構から前記真空ポンプに不活性ガスを導入する配管の外側を真空引きすることにより、不活性ガスを保温することができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記真空ポンプの排気口と前記除害部とを接続する配管を二重管とし、該二重管の内側配管を排ガスの流路とし、内側配管と外側配管の間の空間を前記熱交換機構で加熱した不活性ガスの流路として、前記真空ポンプに不活性ガスを導入することを特徴とする。

本発明の好ましい態様によれば、前記真空ポンプの排気口と前記除害部とを接続する配管を三重管とし、該三重管の最も内側の配管を排ガスの流路とし、これと接する外側の空間を前記熱交換機構で加熱した不活性ガスの流路として前記真空ポンプに不活性ガスを導入し、さらにその外側の空間を前記真空ポンプにより真空引きしたことを特徴とする。
本発明によれば、三重管の最外側の空間を真空ジャケットとして、真空ジャケットの真空引きを行い、真空断熱をすることができる。したがって、真空断熱の内側を流れる不活性ガスおよび排ガスの保温を行うことができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記除害部は、排ガスを燃焼処理する燃焼式除害部または加熱分解処理する加熱分解式除害部であり、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて空気を加熱する第２熱交換機構を設け、前記第２熱交換機構で加熱された空気を予熱空気として前記除害部に導入するようにしたことを特徴とする。
燃焼式の除害部においては、除害部で必要な熱分解温度を得るために酸化用空気を予熱することが必要となる場合があるが、本発明によれば、除害部の廃熱を利用して酸化用空気を加熱することにより、予熱に必要なヒーターを省略することができ、省エネルギーを図ることができる。

本発明の好ましい態様によれば、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の除害機能付真空ポンプを複数台備え、前記複数台の除害部のいずれか１つによって加熱された不活性ガスを前記複数台の真空ポンプのうち任意の真空ポンプに分配可能な切り替え機構を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、プロセスの運転状況に応じて、不活性ガスのパージ経路を切り替えることができる。例えば、起動直後の真空ポンプが運転可能になるのに内部温度の上昇が必要である場合、すでに起動中の真空ポンプ−除害部の対から発生する加熱済み不活性ガスを起動直後の真空ポンプに送って、起動直後の真空ポンプの内部温度を上昇させることができる。

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）真空ポンプから排気される排ガスは、真空ポンプにおける圧縮熱により２００℃程度まで加熱されており、この加熱された排ガスを排気管から直接に除害部に導入して無害化処理を行うことができる。したがって、排ガスを常温から暖める必要がなく、除害部における燃料使用量を削減することができ、省エネルギーを図ることができる。真空ポンプの排気管の内部を２００℃程度まで加熱された排ガスが流れるので、排気管を配管ヒーターで昇温する必要がない。したがって、配管ヒーターを設置しなくても済むため、省エネルギーを実現できる。
（２）除害部において排ガスの無害化処理の際に発生した廃熱を利用してＮ_２等の不活性ガスを加熱し、加熱された不活性ガスを真空ポンプに供給することができる。したがって、加熱された不活性ガスにより真空ポンプのパージを行うことができ、真空ポンプの内部に生成物が付着することを防止することができる。本発明によれば、不活性ガスを加熱するための専用のヒーターを設置する必要がなく、省エネルギーを図ることができる。
（３）除害部として、燃焼式または加熱分解式を採用した場合においては、除害部で必要な熱分解温度を得るために酸化用空気を予熱することが必要となる場合があるが、除害部の廃熱を利用して酸化用空気を加熱することにより、予熱に必要なヒーターなどの熱源や予熱分を考慮した燃料の添加などを省略することができ、省エネルギーを図ることができる。
（４）プロセス装置の運転中に真空ポンプが故障等により突然に停止した場合、除害部からプロセス装置へ真空ポンプを介して、逆流・逆火を起こす場合があるが、本発明においては、真空ポンプが突然に停止する可能性がある場合に、停止の検出に連動して不活性ガス供給用のバルブを開き、除害部−真空ポンプ間に不活性ガスパージを行うことにより、除害部−真空ポンプ間で逆流防止が直接的に行うことが可能となるため、プロセス装置への逆流および逆火を防止することができる。
（５）真空ポンプと除害部とを接続する排気配管を二重管とし、二重管の内側配管を真空ポンプ−除害部間の排ガス用配管とし、外側配管の内側を真空ジャケットとし、外側配管を真空ポンプの入口に接続することで、内側配管の周囲の真空ジャケットの真空引きを行い、真空断熱を行うことができる。したがって、排気配管を保温することができる。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の除害機能付真空ポンプの構成例を示す図であり、図１（ａ）は模式的正面図であり、図１（ｂ）は模式的平面図である。 図２（ａ），（ｂ）は、本発明の除害機能付真空ポンプの他の構成例を示す図であり、図２（ａ）は模式的正面図であり、図２（ｂ）は模式的平面図である。 図３は、除害機能付真空ポンプの除害部の構成を示す模式的断面図である。 図４は、図３の要部拡大図である。 図５（ａ），（ｂ）は、除害部の外側に配置された熱交換器が必要以上加熱されないようにするために、除害部の内壁が断熱材によって構成される例を示す図であり、図５（ａ）は模式的断面図であり、図５（ｂ）は側面図である。 図６（ａ），（ｂ）は、除害部の外側に配置された熱交換器を除害部の軸心方向に複数に分割した構成例を示す図であり、図６（ａ）は模式的断面図であり、図６（ｂ）は側面図である。 図７は、除害部に設置された熱交換器により加熱した不活性ガスをさらにヒーターで加熱する構成例を示す模式的斜視図である。 図８は、除害部に酸化用空気を予熱する熱交換機構を設置した構成例を示す模式的斜視図である。 図９は、複数のプロセス装置に接続された複数の真空ポンプと複数の除害部によって構成されるシステムであって、除害部によって加熱された不活性ガスを複数台の真空ポンプに分配するようにしたシステムを示す模式的斜視図である。 図１０（ａ）は、真空ポンプと除害部とを接続する排気管の保温対策として、排気管を二重管とし、真空断熱を行う構成例を示す模式的部分断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の変形例を示す図である。

以下、本発明に係る除害機能付真空ポンプの実施形態について図１乃至図１０を参照して説明する。なお、図１乃至図１０において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の除害機能付真空ポンプの構成例を示す図であり、図１（ａ）は模式的正面図であり、図１（ｂ）は模式的平面図である。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の除害機能付真空ポンプは、真空ポンプ１の排気管１ａに除害部１０を付設した構成を備えている。真空ポンプ１は、一台のドライ真空ポンプから構成してもよいし、二台のドライ真空ポンプを直列に接続して構成してもよい。これら一台又は二台のドライ真空ポンプは、ルーツ型ドライ真空ポンプ、スクリュー型ドライ真空ポンプなどからなり、これらドライ真空ポンプの構成は周知であるため、図示および説明を省略する。図１（ａ），（ｂ）では、真空ポンプ１は筺体Ｃを備えた形式の真空ポンプを例示している。

図２（ａ），（ｂ）は、本発明の除害機能付真空ポンプの他の構成例を示す図であり、図２（ａ）は模式的正面図であり、図２（ｂ）は模式的平面図である。図２（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の除害機能付真空ポンプは、真空ポンプ１の排気管１ａを分岐して二つの除害部１０，１０を付設した構成を備えている。
図１および図２において、真空ポンプ１の排気口と除害部１０のガス導入口との間を接続する排気管１ａの配管長は、５００ｍｍ以下であり、２００ｍｍ〜４００ｍｍに設定されている。

図３は、除害機能付真空ポンプの除害部１０の構成を示す模式的断面図である。図３に示すように、除害部１０は、全体として円筒状の容器として構成されている。
円筒容器状の除害部１０は、縦方向に配置され、その軸心が垂直方向になるように配置されている。除害部１０は、バーナにより火炎を形成して排ガスを燃焼させる燃焼室Ｓを形成する有底の円筒体１１と、この円筒体１１から所定間隔離間して円筒体１１を包囲するように設けられた外筒１２とを備えている。そして、円筒体１１と外筒１２との間には、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを保持して加熱する加熱室１３が形成されている。Ｎ_２ガス等の不活性ガスは、外筒１２の上部にある入口ポートＰ_ＩＮから加熱室１３に流入して加熱されて外筒１２の下部にある出口ポートＰ_ＯＵＴから流出するようになっている。二重管構造の加熱室１３は熱交換器を構成している。加熱された不活性ガスは真空ポンプ１に供給することができるようになっている。図１および図２に示すように、除害部１０と真空ポンプ１とは、配管１４により接続されており、加熱室１３において加熱されたＮ_２ガス等の不活性ガスは配管１４により真空ポンプ１に供給することができるようになっている。加熱室１３において不活性ガスの温度は、真空ポンプ１の内部温度と略同一温度、例えば、１９０℃〜２２０℃に加熱されている。

図３に示すように、除害部１０の下部の周壁には、処理対象の排ガスを燃焼室内に導入するガス導入口１０_ＩＮが形成され、除害部１０の上端には、処理後のガスを排出するガス出口１０_ＯＵＴが形成されている。除害部１０には、燃焼室Ｓに空気を供給する複数の空気ノズル１５と、燃焼室Ｓに燃料を供給する複数の燃料ノズル１６とが設けられている。図１および図２に示すように、空気ノズル１５は、除害部１０の接線方向に対して所定角度をもって延びており、円筒体１１の周壁の内周面に沿って旋回流を形成するように空気を吹き出すようになっている。燃料ノズル１６も同様に除害部１０の接線方向に対して所定角度をもって延びており、円筒体１１の周壁の内周面に沿って旋回流を形成するように燃料を吹き出すようになっている。空気ノズル１５および燃料ノズル１６は、それぞれ、除害部１０の円周方向に所定の間隔を置いて複数個配置されている。円筒体１１の底部には、火炎を検出するためのＵＶセンサ１８と、点火を行うための点火プラグ１９とが設けられている。

図４は、図３の要部拡大図である。図４に示すように、円筒体１１の底部には、点火プラグ１９が設けられ、点火プラグ１９の周囲を囲むように筒状のパイロットバーナ部２０が設けられている。パイロットバーナ部２０には、火炎形成用の燃料を供給する燃料供給口２１と、半予混合空気を供給する空気供給口２２とが形成されており、燃料供給口２１から供給される燃料に点火プラグ１９により点火してパイロットバーナＰＢを形成するようになっている。

次に、図３および図４に示す除害部１０における作用について説明する。
燃料は除害部１０に設けられた複数の燃料ノズル１６から燃焼室Ｓに向けて旋回流を作り出すように吹き出される。また、複数の空気ノズル１５から空気が燃焼室Ｓに向けて旋回流を作り出すように吹き出される。そして、燃料と空気の混合気がパイロットバーナＰＢにより点火されると、円筒体１１の内周面に火炎の旋回流（旋回炎）を形成する。

一方、処理対象の排ガスは、円筒体１１の内周面に開口する排ガス導入口１０_ＩＮから前記燃焼室Ｓに向けて噴出する。この噴出された排ガスは混合気の旋回炎と混合して燃焼するが、この際、円周方向の全ての燃料ノズル１６から燃料が一方向に強く旋回するように吹き出されているため、排ガスの燃焼効率は高くなる。また、空気ノズル１５から噴出された空気も旋回しているため、この空気流が火炎と混合して火炎の旋回流を加速しつつ、排ガスを酸化分解する。処理後のガスは、除害部１０の上端のガス出口１０_ＯＵＴから排出されて排気ダクトへ排出される。

本発明によれば、真空ポンプ１から排気される排ガスは、真空ポンプ１における圧縮熱により２００℃程度まで加熱されており、この加熱された排ガスを排気管１ａから直接に除害部１０に導入して燃焼による無害化処理を行うことができる。したがって、排ガスを常温から暖める必要がなく、除害部１０における燃料使用量を削減することができ、省エネルギーを図ることができる。真空ポンプ１の排気管１ａの内部を２００℃程度まで加熱された排ガスが流れるので、排気管１ａを配管ヒーターで昇温する必要がない。したがって、配管ヒーターを設置しなくても済むため、省エネルギーを実現できる。また、真空ポンプ１と除害部１０とを接続する排気管１ａの配管長が５００ｍｍ以下であり、この部分での生成物の付着の防止も図ることができる。

また、本発明によれば、除害部１０の加熱室１３において排ガスの無害化処理の際に発生した燃焼廃熱を利用してＮ_２等の不活性ガスを加熱し、加熱された不活性ガスを配管１４を介して真空ポンプ１に供給することができる。したがって、加熱された不活性ガスにより真空ポンプ１のパージを行うことができ、真空ポンプ１の内部に生成物が付着することを防止することができる。本発明によれば、不活性ガスを加熱するための専用のヒーターを設置する必要がなく、省エネルギーを図ることができる。不活性ガスは、Ｎ_２以外でも含有ガスと反応しないガスであればよく、例えば、Ｈｅ，Ａｒ，Ｋｒ等の希ガスやＣＯ_２などでもかまわない。

図３に示す実施形態では、除害部１０において不活性ガスの流れる流路は、燃焼室Ｓの外側としたが、燃焼室Ｓの内側であっても差し支えない。
また、図３においては、燃焼式の除害部１０を例示したが、除害部１０は電熱式のガス処理部であってもよい。燃焼式又は電熱式の除害部１０の内側に被加熱ガス（不活性ガス）が流れる構造でも良い。除害部１０の内側に被加熱ガス（不活性ガス）を流す流路を設ける場合には、単管式又は多管式熱交換器と同様の構成にすればよい。なお、被加熱ガスの流路がガス処理部の側壁を貫通して処理部内を通過する構造でもよい。
熱交換器の熱交換効率を高めるために、流路の外側および／または内側にフィンまたは充填物を配置しても良い。また、多段で熱交換を行い、熱交換効率を高めるようにしてもよい。すなわち、単管式又は多管式の熱交換器を多段状に設けてもよい。熱交換の効率の観点から、図３に示すように、除害部の低温部分から不活性ガスを導入し高温部分からガスを取り出すのが良いが、別に逆でもかまわない。
除害部１０における排ガス（又は燃焼ガス）の流れ方向と被加熱ガス（不活性ガス）の流れ方向とは、直交流・平行流・向流のいずれでもよい。

不活性ガスの真空ポンプへの導入位置は、生成物付着の防止に効果があればどこでもかまわないが、ルーツ型ドライ真空ポンプの場合には、圧縮段の中間段に入れると圧縮による温度上昇が期待できるので、省エネルギーの観点からすると良い。スクリュー型ドライ真空ポンプでも同様に中間段に入れればよい。ただし、導入位置が真空側に近すぎると排気性能に影響が出るので、適当な位置にする必要がある。不活性ガスの温度は真空ポンプの内部温度と略同一にすることが好ましい。これは、ロータおよびケーシングの寸法変化を最小化するためである。

図５（ａ），（ｂ）は、除害部１０の外側に配置された熱交換器が必要以上加熱されないようにするために、除害部１０の内壁が断熱材によって構成される例を示す図であり、図５（ａ）は模式的断面図であり、図５（ｂ）は側面図である。
図５（ａ），（ｂ）に示すように、除害部１０は、ガス処理部である高温部分の内壁を断熱材２５により構成している。そして、断熱材２５の外周側に不活性ガスを加熱するための円筒状の熱交換器２６が配置されている。熱交換器２６は、図３に示す加熱室１３と同様の構成である。断熱材２５を設けることにより熱交換器２６の構成部品（例えば、シール材）が必要以上に加熱されることがなく、構成部品に損傷が生じることがない。なお、除害部１０の内壁に断熱材を含むように構成してもよい。

図６（ａ），（ｂ）は、除害部１０の外側に配置された熱交換器２６を除害部１０の軸心方向に複数に分割した構成例を示す図であり、図６（ａ）は模式的断面図であり、図６（ｂ）は側面図である。
図６（ａ），（ｂ）に示すように、熱交換器２６を三つの部屋に分割して第１熱交換部２６Ａ，第２熱交換部２６Ｂ，第３熱交換部２６Ｃで構成し、各熱交換部２６Ａ，２６Ｂ，２６ＣにバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３を設けるとともに隣接する部屋間に接続用バルブＶｃ，Ｖｃを設ける。そして、各バルブＶ１〜Ｖ３，Ｖｃを適宜開閉することにより、使用する部屋数を変化させて被加熱ガス（不活性ガス）の温度制御を行う。すなわち、低温で良いときはＡから被加熱ガス（不活性ガス）を真空ポンプ１に供給し、高温が必要になればＢから被加熱ガス（不活性ガス）を真空ポンプ１に供給し、さらに高い温度が必要になればＣから被加熱ガス（不活性ガス）を真空ポンプ１に供給する。分割する際の部屋割りは、縦横斜めいずれでもよい。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、熱交換器２６における部屋数を変化させることにより、除害部１０の温度が変化した場合でも、一定温度のガスを真空ポンプ１へ供給することができる。
また、図６（ａ），（ｂ）に示す構成は、ポンプの最適温度が変化した場合にも対応することができる。例えば、ＳｉＮプロセスでの成膜時には、ＮＨ_４Ｃｌの付着を防止するために、１８０℃以上にポンプを保温する必要があり、ＣｌＦ_３クリーニングを行う場合には温度を下げる必要がある。これらの場合にも、熱交換器２６における部屋数を適宜変化させることにより、所望の温度の不活性ガスをポンプに供給することができる。
さらに、真空ポンプ１におけるパージ量の増減が必要になるが、使用する部屋数を変化させて被加熱ガス（不活性ガス）の温度を所望の温度に維持しつつガス量を増減させることにより対応することができる。

図７は、除害部１０に設置された熱交換器２６により加熱した不活性ガスをさらにヒーターで加熱する構成例を示す模式的斜視図である。
図７に示すように、除害部１０に設置された熱交換器２６と真空ポンプ１とを接続する配管１４の途中にはヒーター２８が設けられている。除害部１０の廃熱を利用する熱交換器２６で加熱された不活性ガスは、ヒーター２８によりさらに加熱される。こうして、不活性ガスの温度を真空ポンプ１の内部温度と同一にすることができ、ロータおよびケーシングの寸法変化を最小化することができる。

図８は、除害部１０に酸化用空気を予熱する熱交換機構を設置した構成例を示す模式的斜視図である。
図８に示すように、熱交換器２６の直下に酸化用空気を予熱する熱交換機構２７を設置し、除害部１０に供給する酸化用空気を予熱できるようにする。予熱された空気は、燃焼式の除害部１０の空気ノズル１５に供給される（図３参照）。図３に示すような、燃焼式の除害部１０においては、除害部１０で必要な熱分解温度を得るために酸化用空気を予熱することが必要となる場合があるが、図８に示すように、除害部１０の廃熱を利用して酸化用空気を加熱することにより、予熱に必要なヒーターを省略することができ、省エネルギーを図ることができる。

図９は、複数のプロセス装置に接続された複数の真空ポンプ１と、真空ポンプ１に付設された複数の除害部１０によって構成されるシステムであって、除害部１０によって加熱された不活性ガスを複数台の真空ポンプ１に分配するようにしたシステムを示す模式的斜視図である。
図９に示すように、複数のプロセス装置ＰＡには、それぞれ真空ポンプ１が接続されている。各真空ポンプ１の排気管１ａには除害部１０が付設されている。除害部１０には熱交換器２６が設置されており、各熱交換器２６の出口配管は切り替え機構３０に接続されている。各プロセス装置ＰＡおよび切り替え機構３０は、制御機構３１に接続されている。図９に示す構成のシステムによって、プロセスの運転状況に応じて、不活性ガスのパージ経路を切り替えることができる。例えば、起動直後の真空ポンプ１が運転可能になるのに内部温度の上昇が必要である場合、すでに起動中の真空ポンプ−除害部の対から発生する加熱済み不活性ガスを起動直後の真空ポンプ１に送って、起動直後の真空ポンプ１の内部温度を上昇させることができる。

次に、図１乃至図９に示す装置およびシステムにおける安全対策について説明する。
真空ポンプ１に付設された除害部１０を燃焼式とした場合には、失火を防止する対策を施すことができる。すなわち、図３に示すように、燃焼式の除害部１０はＵＶセンサ１８を備えているが、ＵＶセンサ１８の信号強度が基準値より低下した場合には、点火プラグ１９で放電点火を行う。これにより、燃焼室Ｓにおける失火を防止することができる。
また、プロセス装置の運転中に真空ポンプ１が故障等により突然に停止した場合、除害部１０からプロセス装置ＰＡ（図９参照）への逆流・逆火を起こす場合がある。そのため、本発明においては、真空ポンプ１が突然に停止する可能性がある場合に、停止の検出に連動して不活性ガス供給用のバルブを開き、除害部−真空ポンプ間に不活性ガスパージを行うことにより、プロセス装置ＰＡへの逆流および逆火を防止することができる。
真空ポンプ１の停止の可能性を検知する方法としては、真空ポンプ１の回転数を、モーターの電圧および／または電流の変化で検知し、基準の回転数を下回った時に真空ポンプ１が停止する可能性があると判断し、真空ポンプ１および除害部１０の不活性ガスパージを行う。また、上記動作に併行して真空チャンバー−真空ポンプ間に設置したゲートバルブを閉じるための信号を出力してゲートバルブを閉じる。

図１乃至図９に示す装置およびシステムにおいて、真空ポンプ１と除害部１０とを接続する排気管１ａの内部には、除害部１０の圧縮熱によって加熱された排ガスが流れるので、この排ガスを高温のまま除害部１０に供給することが好ましい。そこで、本発明においては、真空ポンプ１と除害部１０とを接続する排気管１ａに保温対策を施している。
図１０（ａ）は、真空ポンプ１と除害部１０とを接続する排気管１ａの保温対策として、排気管１ａを二重管として真空断熱を行う構成例を示す模式的部分断面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の変形例を示す図である。

図１０（ａ）に示すように、排気管１ａを二重管とし、二重管の内側配管１ａ−１を真空ポンプ−除害部間の排ガス用配管とし、外側配管１ａ−２の内側を真空ジャケットとする。そして、外側配管１ａ−２を真空ポンプ１の入口に接続することで、内側配管１ａ−１の周囲の真空ジャケットの真空引きを行い、真空断熱を行う。真空断熱により、排気管１ａを保温することができる。
真空ジャケットは通常、使用するに従って真空度が低下して断熱性能が低下する。このために、一定期間ごとにジャケットの真空引きを行う必要がある。図１０（ａ）に示すように、真空ジャケットを真空ポンプ１の入口に接続することにより、真空ジャケットを常時真空引きすることができるので、その必要がなくなる。また、常時真空引きされているため、高い真空度を維持でき、断熱性能が高まる。
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す内側配管１ａ−１の周囲に、ヒーター２９を組み合わせた構成例を示す。真空ジャケットに加えて、ヒーター２９を設けることにより、排気管１ａの保温性を更に高めることができる。

図１０（ａ）の変形例として、真空ポンプ１の排気口と除害部１０とを接続する排気管１ａを二重管とし、二重管の内側配管１ａ−１を真空ポンプ−除害部間の排ガス用配管とし、内側配管１ａ−１と外側配管１ａ−２の間の空間を前記熱交換機構で加熱した不活性ガスの流路として真空ポンプ１に不活性ガスを導入してもよい。
また、真空ポンプ１の排気口と除害部１０とを接続する排気管１ａを三重管とし、該三重管の最も内側の配管を真空ポンプ−除害部間の排ガス用配管とし、これと接する外側の空間を前記熱交換機構で加熱した不活性ガスの流路として真空ポンプ１に不活性ガスを導入し、さらにその外側の空間を真空ポンプ１により真空引きしてもよい。この構成によれば、三重管の最外側の空間を真空ジャケットとして、真空ジャケットの真空引きを行い、真空断熱をすることができる。したがって、真空断熱の内側を流れる不活性ガスおよび排ガスの保温を行うことができる。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ 真空ポンプ
１ａ 排気管
１ａ−１ 内側配管
１ａ−２ 外側配管
１０ 除害部
１０_ＩＮ ガス導入口
１０_ＯＵＴ ガス出口
１１ 円筒体
１２ 外筒
１３ 加熱室
１４ 配管
１５ 空気ノズル
１６ 燃料ノズル
１８ ＵＶセンサ
１９ 点火プラグ
２０ パイロットバーナ部
２１ 燃料供給口
２２ 空気供給口
２５ 断熱材
２６ 熱交換器
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ 熱交換部
２７ 熱交換機構
２８，２９ ヒーター
３０ 切り替え機構
３１ 制御機構
Ｐ_ＩＮ 入口ポート
Ｐ_ＯＵＴ 出口ポート
Ｓ 燃焼室
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖｃ バルブ

Claims (9)

1. 真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、
   前記除害部は、排ガスを燃焼処理する燃焼室を内部に形成する円筒体と、前記燃焼室における排ガスの燃焼処理の際に発生する熱を用いて不活性ガスを加熱する熱交換機構とを備え、
   前記熱交換機構は、前記円筒体を包囲するように設けられた外筒と、円筒体と外筒との間に形成される加熱室とを備え、前記燃焼室で排ガスを燃焼処理する際に発生する熱を用いて前記加熱室内に流入させた不活性ガスを加熱する機構であり、
   前記熱交換機構の前記加熱室で加熱された不活性ガスを前記真空ポンプに導入するようにしたことを特徴とする除害機能付真空ポンプ。
2. 真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて不活性ガスを加熱する熱交換機構を設け、前記熱交換機構で加熱された不活性ガスを前記真空ポンプに導入するようにし、
   前記熱交換機構は、分割された複数段の熱交換部からなり、前記複数段の熱交換部の段数を切り換えることにより、加熱される不活性ガスの温度を制御することを特徴とする除害機能付真空ポンプ。
3. 真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて不活性ガスを加熱する熱交換機構を設け、前記熱交換機構で加熱された不活性ガスを前記真空ポンプに導入するようにし、
   前記除害部のガス処理部と前記熱交換機構との間に断熱材を設けたことを特徴とする除害機能付真空ポンプ。
4. 真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて不活性ガスを加熱する熱交換機構を設け、前記熱交換機構で加熱された不活性ガスを前記真空ポンプに導入するようにし、
   前記熱交換機構で加熱された不活性ガスをさらに加熱するヒーターを設け、該ヒーターで加熱された不活性ガスを前記真空ポンプに導入するようにしたことを特徴とする除害機能付真空ポンプ。
5. 真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて不活性ガスを加熱する熱交換機構を設け、前記熱交換機構で加熱された不活性ガスを前記真空ポンプに導入するようにし、
   前記熱交換機構から前記真空ポンプに不活性ガスを導入する配管を二重管とし、該二重管の内側配管を不活性ガスの流路とし、内側配管と外側配管の間の空間を前記真空ポンプにより真空引きしたことを特徴とする除害機能付真空ポンプ。
6. 真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて不活性ガスを加熱する熱交換機構を設け、前記熱交換機構で加熱された不活性ガスを前記真空ポンプに導入するようにし、
   前記真空ポンプの排気口と前記除害部とを接続する配管を二重管とし、該二重管の内側配管を排ガスの流路とし、内側配管と外側配管の間の空間を前記熱交換機構で加熱した不活性ガスの流路として、前記真空ポンプに不活性ガスを導入することを特徴とする除害機能付真空ポンプ。
7. 真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて不活性ガスを加熱する熱交換機構を設け、前記熱交換機構で加熱された不活性ガスを前記真空ポンプに導入するようにし、
   前記真空ポンプの排気口と前記除害部とを接続する配管を三重管とし、該三重管の最も内側の配管を排ガスの流路とし、これと接する外側の空間を前記熱交換機構で加熱した不活性ガスの流路として前記真空ポンプに不活性ガスを導入し、さらにその外側の空間を前記真空ポンプにより真空引きしたことを特徴とする除害機能付真空ポンプ。
8. 真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて不活性ガスを加熱する熱交換機構を設け、前記熱交換機構で加熱された不活性ガスを前記真空ポンプに導入するようにし、
   前記除害部は、排ガスを燃焼処理する燃焼式除害部または加熱分解処理する加熱分解式除害部であり、
   前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて空気を加熱する第２熱交換機構を設け、
   前記第２熱交換機構で加熱された空気を予熱空気として前記除害部に導入するようにしたことを特徴とする除害機能付真空ポンプ。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の除害機能付真空ポンプを複数台備え、
   前記複数台の除害部のいずれか１つによって加熱された不活性ガスを前記複数台の真空ポンプのうち任意の真空ポンプに分配可能な切り替え機構を設けたことを特徴とする除害機能付真空ポンプ。

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