(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバから廃棄物流れを引く真空ポンプ装置のポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止するための装置であって、
廃棄物流れが前記ポンプ機構によって引かれる箇所における圧力を検出するための手段と、
検出された圧力が、前記廃棄物流れによって前記火炎前面を持続させられる圧力よりも高いときに、前記処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を規制するための手段とを有し、
前記規制するための手段は、前記処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を阻止するための少なくとも１つの遮断弁と、検出された圧力を示す信号を受信するためのコントローラとを有し、前記遮断弁は、前記コントローラによって制御され、前記コントローラは、検出された圧力が、前記廃棄物流れによって前記火炎前面を持続させられる圧力よりも高いときに、前記遮断弁を閉じるようにする、装置。
【請求項２】
前記真空ポンプ装置は、前記ポンプ機構の上流に位置する別のポンプ機構を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
更に、前記ポンプ機構の上流に位置するブースターポンプを有する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
更に、廃棄物流れを冷却するための手段を前記処理チャンバと前記ポンプ機構との間に有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記冷却するための手段は、ブースターポンプを有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記冷却するための手段は、前記前方配管内に位置する内部冷却機構を有する、請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
前記内部冷却機構は、１つ又は２つ以上の冷却バッフル、１つ又は２つ以上の冷却フィンガ、及び１つ又は２つ以上の冷却コイルからなるグループのうちの１種類又２種類以上である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記冷却するための手段は、前記前方配管の外面に隣接して位置する外部冷却機構を有する、請求項４〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記外部冷却機構は、ペルチェ装置及び冷却コイルのうちの一方又は両方である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
更に、前記真空ポンプ装置の排出部に接続された排出管を有し、前記排出管は、その中で発生した爆燃が爆轟に発展することを阻止するように構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記排出管は、１つ又は２つ以上の爆轟障壁、１つ又は２つ以上のパージポート、様々な直径の１つ又は２つ以上の部分、及び様々な向きの１つ又は２つ以上の部分からなるグループのうちの少なくとも１種類を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
更に、検出された圧力に応じて、不活性ガスを廃棄物流れの中に送出するための手段を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記不活性ガスを送出するための手段は、前記ポンプ機構の固定子内に位置する少なくとも１つのパージポートを有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記不活性ガスを送出するための手段は、不活性ガスを、前記ポンプ機構から排出された廃棄物流れ排出物に導入するための少なくとも１つのパージポートを有する、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記不活性ガスを送出するための手段は、パージガスの送出の前にパージガスを加熱するように構成された加熱手段を有する、請求項１２〜１４の何れか１項に記載の装置。
【請求項１６】
更に、前記ポンプ機構から排出された廃棄物流れ排出物を受け入れるための除去装置を有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記除去装置は、燃焼チャンバを有し、この燃焼チャンバは、前記ポンプ機構から排出された廃棄物流れ排出物を受け入れるための入口と、前記燃焼チャンバ内で廃棄物流れの可燃性成分を燃焼させるための火炎を発生させるための手段と、を有する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
更に、前記燃焼チャンバ内の火炎の存在を検出するための手段を有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記規制するための手段は、前記燃焼チャンバ内で火炎が検出されないときに、前記処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を規制するように構成される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
更に、前記燃焼チャンバ内で火炎が検出されないときに前記ポンプ機構から排出された廃棄物流れ排出物の中に不活性ガスを送出するための手段を有する、請求項１８又は１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記燃焼チャンバの入口は、前記燃焼チャンバからの火炎が前記燃焼チャンバの上流の廃棄物流れの中に伝搬しないように構成される、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
処理チャンバから廃棄物流れを引くポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止する方法であって、
廃棄物流れが前記ポンプ機構によって引かれる箇所における圧力を検出する段階と、
検出された圧力が、前記廃棄物流れによって前記火炎前面を持続させられる圧力よりも高いときに、前記処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を規制する段階とを有し、
前記規制する段階では、
前記処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を阻止するための少なくとも１つの遮断弁を、検出された圧力を示す信号を受信するためのコントローラによって制御し、前記コントローラは、検出された圧力が、前記廃棄物流れによって前記火炎前面を持続させられる圧力よりも高いときに、前記遮断弁を閉じるようにする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理チャンバから廃棄物流れを引くポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止するための装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理が益々精巧になるに従って、これらの処理で用いられる流体は、益々攻撃性が高くなっている。これらの処理に付随して、処理チャンバを排気するために用いられる真空ポンプ内の雰囲気が、可燃性ガス溜まりを含んでいたり、極端な場合には、完全に可燃性になったりする危険性が増大する。従来、真空ポンプは、そのような環境を念頭に設計されてはいない。一般的に、真空ポンプ機構は、真空ポンプの入口から出口に流体を搬送するために、金属固定子と協働する金属回転子を含んでいる。ポンプ機構のこれらの構成要素は、引かれる流体が真空ポンプの入口に向って漏出して戻るのを抑制するように厳密な公差を有することが必要である。これら２つの金属構成要素の近傍では、構成要素の任意の衝突によりスパークを発生させると考えられるので、その基本的性質により、点火源になる傾向がある。これらの真空ポンプが行う処理の攻撃的性質を考慮すると、金属構成要素の変形（腐食による）は、これらの公差が著しく低減される可能性がますます高くなっている。更に、半導体処理で用いられる材料の反応は、頻繁に回転子及び固定子の表面上への材料の堆積を引き起こす。そのような堆積は、ポンプ機構の構成要素の整列に影響を及ぼし、かつ金属構成要素の衝突が生じる場合があるほどそれらの間隙を更に狭くする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
可燃性雰囲気が点火箇所と接触する場合、爆轟が生じることがある。この爆轟が装置の損傷を引き起こす場合、安全性の問題が発生する可能性が高い。一体的且つ壊滅的な崩壊の場合、真空ポンプの構成要素からの発射物が生じることがあり、周辺の他の任意の機器、更に究極的にはその区域に配置された任意の人員に対して危険な環境が作り出される。崩壊がそれほど突然ではない場合は、装置を取り囲む環境の中に可燃性ガスの漏出が発生する。この区域に更に別の点火源がある場合、更に別の爆轟の危険性が存在する。爆轟によって損傷が生じた場合、保守の着手を可能にするために、ポンプ装置全体の稼働を停止させなければならない場合がある。これは、処理システム全体に対する停止時間をもたらし、従って生産性の損失を生じさせる。
【０００４】
従って、従来、真空ポンプ内で発生するそのような爆轟の危険性を最小にすることが望ましいと考えられてきた。例えば、可燃性混合物の濃度をその特定の混合物の爆轟下限よりも十分低くするために、真空ポンプの中に大量の不活性ガスを導入してポンプ内の可燃性混合物を希釈することが知られている。このようにすると、可燃性環境が全く発生しないので、真空ポンプ内の爆轟を阻止することができると考えられている。しかし、著しい量の不活性ガスが真空ポンプに導入される場合、真空ポンプ及びその下流に設けられた任意の除去システムの両方の容積は、増加した流体の容積を受け入れるために増加させるべきである。半導体処理器具では、空間は貴重であるから、そのような装置の容量のいかなる増加も回避することが望ましい。また、大容量装置を設置して稼働するのに付随して、著しい経費も発生する。
【０００５】
更に、可燃性混合物と不活性ガスの間の混合が特に良好でない限り、真空ポンプ内に可燃性ガスのプール又は溜まりが形成される可能性がある。これは、上流側の処理チャンバにおける圧力変動を回避するために真空ポンプから下流に向かった途中に不活性ガスが導入される場合に特に可能性が高い。この手法では、不活性ガスの一部は、低圧領域における何らかの希釈を達成するために処理チャンバの方向に戻るように送られることになるが、適切な希釈レベルを達成するには、量が不十分であると考えられ、言い換えれば、混合物（又は、少なくとも混合物の溜まり）は、可燃性範囲内に留まる場合がある。
【０００６】
本発明の少なくとも好ましい実施形態の目的は、これら及び他の問題の解決法を求めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様により、処理チャンバから廃棄物流れを引く真空ポンプ装置のポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止するための装置であって、廃棄物流れがポンプ機構によって引かれる箇所における圧力を検出するための手段を有し、火炎前面は、一定の圧力よりも高い圧力において廃棄物流れによって持続させられ、更に、検出された圧力が上記一定の圧力よりも大きいとき、処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を規制するための手段を含む装置を提供する。
【０００８】
装置は、更に、廃棄物流れを処理チャンバからポンプ機構まで搬送するための前方配管を有しているのがよい。検出するための手段は、前方配管内の圧力を検出するように構成されるの配置するのがよい。
【０００９】
規制するための手段は、処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を阻止するための少なくとも１つの遮断弁を有するのがよい。規制するための手段は、検出された圧力を指示する信号を受信するためのコントローラを有しているのがよい。遮断弁は、コントローラによって制御されるのがよい。
【００１０】
真空ポンプ装置は、ポンプ機構の上流に位置する別のポンプ機構を有していてもよい。この別のポンプ機構は、好ましくは、ブースターポンプ、例えば、ルーツ送風機によって構成される。
【００１１】
廃棄物流れを冷却するための手段が、処理チャンバとポンプ機構との間に設けられてもよい。上述したブースターポンプは、冷却機構としての役割を果たしてもよい。変形例として、特に追加ポンプ容量に対する要件が最小である場合には、それを別の機能として設けてもよい。冷却するための手段は、前方配管内に位置する内部冷却機構、例えば、１つ又は２つ以上の冷却バッフル、１つ又は２つ以上の冷却フィンガ、及び／又は１つ又は２つ以上の冷却コイルを有するのがよい。変形例として、冷却するための手段は、前方配管の外面に隣接して位置する外部冷却機構、例えば、ペルチェ装置及び／又は冷却コイルを有するのがよい。
【００１２】
装置は、真空ポンプ装置の排出部に接続された排出管を有するのがよい。排出管は、その中で発生した爆燃が爆轟に発展することを阻止するように構成されるのがよい。排出管は、１つ又は２つ以上の爆轟障壁、１つ又は２つ以上のパージポート、様々な直径の１つ又は２つ以上の部分、及び様々な向きの１つ又は２つ以上の部分からなるグループのうちの少なくとも１種類を有するのがよい。
【００１３】
検出圧力に依存して、廃棄物流れの中に不活性ガスを送出するための手段を設けるのがよい。この不活性ガスを送出するための手段は、ポンプ機構の固定子内に位置する少なくとも１つのパージポートを有しているのがよく、パージポートは、ポンプ機構から排出された廃棄物流れ排出物に不活性ガスを導入するように配置されるのがよい。不活性ガスを送出するための手段は、パージガスの送出の前にパージガスを加熱するように構成された加熱手段を有するのがよい。
【００１４】
装置は、ポンプ機構から排出された廃棄物流れを受け入れるための除去装置を有するのがよい。除去装置は、燃焼チャンバを有し、この燃焼チャンバは、ポンプ機構から排出された廃棄物流れ排出物を受け入れるための入口を有するのがよい。燃焼チャンバはまた、その中で廃棄物流れの可燃性成分を燃焼させるための火炎を発生させるための手段を有するのがよい。チャンバがそのように構成された場合、除去装置は、燃焼チャンバ内の火炎の存在を検出するための手段を有していてもよい。
【００１５】
規制するための手段は、燃焼チャンバ内で火炎が検出されないときに、処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を規制するように構成されるのがよい。燃焼チャンバ内で火炎が検出されないときにポンプ機構から排出された廃棄物流れ排出物の中に不活性ガスを送出するための手段を有していてもよい。
【００１６】
燃焼チャンバの入口は、燃焼チャンバからの火炎が燃焼チャンバの上流の廃棄物流れの中に伝搬しないように構成されるのがよい。
【００１７】
規制するための手段は、真空ポンプの入口領域における圧力だけではなく、燃焼チャンバ内の火炎の存在にも依存する場合がある。従って、本発明の別の態様により、処理チャンバから廃棄物流れを引くポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止するための装置であって、燃焼チャンバを有し、この燃焼チャンバは、ポンプ機構から排出された廃棄物流れ排出物を受け入れるための入口と、廃棄物流れの可燃性成分を燃焼させるための火炎を発生させるための手段とを有し、更に、廃棄物流れがポンプ機構によって引かれる箇所における圧力を検出するための手段と、燃焼チャンバ内の火炎の存在を検出するための手段と、を有し、火炎前面は、一定の圧力よりも高い圧力において廃棄物流れによって持続させられ、更に、検出された圧力が上記一定の圧力よりも大きいとき又は燃焼チャンバ内に火炎が存在しないときのいずれかのときに、処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を規制するための手段を有する、装置を提供する。
【００１８】
供給物の規制は、ポンプ機構の下流に位置決めされた燃焼チャンバ内の火炎の存在にのみ依存させてもよい。従って、本発明の別の態様により、処理チャンバから廃棄物流れを引くポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止するための装置であって、燃焼チャンバを有し、この燃焼チャンバは、ポンプ機構から排出された廃棄物流れ排出物を受け入れるための入口と、廃棄物流れの可燃性成分を燃焼させるための火炎を発生させるための手段とを有し、更に、燃焼チャンバ内の火炎の存在を検出するための火炎検出器と、燃焼チャンバ内に火炎が存在しないときに処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を規制するための手段と、を有する装置を提供する。
【００１９】
本発明の別の態様により、処理チャンバから廃棄物流れを引くポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止する方法であって、廃棄物流れが前記ポンプ機構によって引かれる箇所における圧力を検出する段階を有し、火炎前面は、一定の圧力よりも高い圧力において廃棄物流れによって持続され、更に、検出した圧力が上記一定の圧力よりも大きいとき、処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を規制する段階を有する、方法を提供する。
【００２０】
本発明の別の態様により、処理チャンバから廃棄物流れを引くポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止する方法であって、ポンプ機構から排出された廃棄物流れ排出物を受け入れるための燃焼チャンバ内の火炎の存在を検出する段階と、燃焼チャンバ内に火炎が存在しないとき、処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を規制する段階と、を有する方法を提供する。
【００２１】
本発明の別の態様により、処理チャンバから廃棄物流れを引く真空ポンプのポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止する方法であって、真空ポンプ内へのパージガスの流れの存在を検出する段階と、パージガスが送出されていないとき、処理チャンバへの少なくとも１種類の処理流体の送出を規制する段階と、を有する方法を提供する。
【００２２】
本発明の別の態様により、少なくとも１種類の処理流体が入口から供給される処理チャンバと、処理チャンバから廃棄物流れを引くために処理チャンバの出口に前方配管を解して接続された真空ポンプ装置と、処理システムの不良状態を検出するための検出器とを有する、処理システムの作動を開始する方法であって、システムの電源スイッチを入れる段階と、検出器が作動していることを保証するために検出器からのシステムの不良状態を示す第１の状態信号を検出する段階と、引続いて、真空ポンプ装置の作動を開始する段階と、システムの作動状態を示す第２の状態信号を検出する段階と、引続いて、処理チャンバでの処理を開始させるために処理チャンバへの処理流体の送出を開始する段階とを含む方法を提供する。
【００２３】
本発明のシステム態様の装置に関連して上述した特徴は、方法の態様にも同等に適用可能であり、その逆も同じである。
【００２４】
圧力検出手段及び／又は火炎検出器を設け、可燃性材料源からの供給をそれらに依存させることによって、上述のように真空ポンプ内の爆発によって又はそれに付随して引き起こされる場合がある潜在的損傷を削減し且つ阻止することが可能であり、従って、安全性レベルを改善した状態で可燃性混合物を引くことを可能にする。
【００２５】
可燃性混合物が発生することを全く阻止しようと試みるのではなく、発生すると考えられる任意の爆燃の発展を阻止し、従って、それによって起こり得る損傷を防止し又は少なくとも制限する様々な特徴を導入する。このために、容量及びそれと関連した消耗材料を増加させる必要はなく、全て、標準容量機器を用いて達成することができる。その結果、そのような機器を設けて稼働するのに付随する経費を抑制することができる。
【００２６】
点火が発生する場合があると認識されている公知のポンプ装置では、一般的に、真空ポンプの入口及び／又は出口に従来の火炎防止器が設置される。しかし、そのような装置は、一般的に、コンダクタンス値の低下及びポンプ効率の低下を引き起こす。これは、半導体処理に頻繁に見られるような堆積物形成粒子状物質を発生する処理に用いられるときに特に顕著である。火炎防止装置に堆積物が形成されると、引かれた流体が通過することができる開放断面積が著しく低減し、従って、コンダクタンスを更に低下させる。従って、頻繁な点検及び保守を回避すべき場合、そのような状況で火炎防止器を用いるのは不適切である。
【００２７】
本発明の実施形態を添付図面に関連付けながら以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、少なくとも１つの流体入口２０を有する処理チャンバ１０を例示しており、流体入口２０は、処理チヤンバ１０内に収容された半導体ウェーハ又はフラットパネルディスプレイ装置等のサンプルを処理するのに用いられる１種類又は２種類以上の処理流体、典型的にはガスを導入するためのものである。処理チャンバ１０への流体の流れを選択的に遮断するための遮断弁２５が、流体入口２０に設けられている。処理チャンバ１０からの出口は、真空ポンプ３０の入口に前方配管４０を介して接続され、真空ポンプ３０は、廃棄物流れを処理チャンバ１０から引くのに適したポンプ機構を有している。真空ポンプ３０から引かれた廃棄物流れの圧力を検出するために、前方配管４０内（図示）又はポンプ３０の入口にその領域内の局所圧力を決定するための圧力検出器４５が設けられる。この前方配管圧力を示す信号は、圧力検出器４５からコントローラ５０に出力されている。
【００２９】
真空ポンプ３０の排出部は、次に、管６０を介して削減又は除去システム５５の入口に接続されている。除去の目的は、廃棄物流れの１種類又は２種類以上の化学種を、例えば、除去システムの出口から廃棄物流れを搬送するための排出導管７０に接続されたスクラバによってより好都合に処分すること、又は、上記化学種を排出導管７０を通じて大気に安全に排出することができる１種類又は２種類以上の異なる化合物に変換することである。この例では、管６０を排出導管７０に直接接続するためのバイパス配管８０が設けられ、それにより、除去装置５５をバイパスし、処理チャンバ１０内の処理の前の期間及び処理と処理の間の期間、除去装置５５を待機させ又は更に停止状態にすることを可能にし、かくして、経費が低減される。廃棄物流れからの流路が除去システム５５を通過するか否か、又は、それがバイパス配管８０を通るように迂回されるか否かを制御するための三方弁９０が、バイパス配管８０と管６０の間の接合部に設けられている。三方弁９０の作動は、コントローラ５０によって制御される。
【００３０】
図１に例示するように、大量の不活性ガスを真空ポンプ３０の中に導入するためのパージシステム７５を設けるのがよい。パージシステム７５は、典型的には、真空ポンプ３０の長さ方向に沿って位置する１つ又は２つ以上のパージポートを含む。ここで、真空ポンプ３０の下流に不活性ガスを導入するための更に別のパージポート６５が、管６０内、好ましくは真空ポンプ３０の排出部と弁９０との間に配置されてもよい。好ましくは、真空ポンプ３０及び／又は管６０内へのパージガスの流量を検出するための手段が、パージシステム７５内に設けられる。
【００３１】
この実施形態では、除去システム５５は、廃棄物流れの任意の可燃性成分の燃焼が起こる燃焼チャンバを有している。燃焼チャンバ内に火炎が存在するか否かを感知するための火炎検出器９５が、除去システム５５内に設けられている。この状態を指示する信号は、火炎検出器９５からコントローラ５０に出力される。
【００３２】
可燃性混合物が処理チャンバ１０の中に流体入口２０を介して導入される場合、又は、可燃性混合物が、処理チャンバ１０内に配置されたサンプルに実施される処理によって処理チャンバ１０内で発生する場合、廃棄物流れが可燃性混合物を含む場合がある。その結果、可燃性雰囲気がポンプ３０内に発生する。典型的な真空ポンプ３０（ＢＯＣ Ｅｄｗａｒｄｓ製ｉＨ１６０Ｆポンプ）が、可燃性材料領域の点火による初期の内部爆発に耐える機能があることを確認するために、このポンプに対する試験を実施した。これらの試験は、ポンプが作動条件下で化学量論的可燃性混合物で満たされたときに開始する爆燃において遭遇するピーク圧力の２倍の圧力負荷に耐えることができることを示した。
【００３３】
真空ポンプ３０内の条件は、点火源が存在する場合に爆燃が起こり得る条件であるのがよい。そのような爆燃によって火炎前面を発生させる場合、火炎前面は、点火源から遠ざかるように可燃性雰囲気の中を伝搬する。火炎前面が遭遇する条件は、どのように火炎伝搬が進むかに影響を与える。
【００３４】
例えば、火炎前面が前方配管４０内へと上流に伝搬する場合、火炎前面は、低圧領域に遭遇する。大多数の可燃性混合物に臨界圧力が存在し、この臨界圧力よりも低い圧力では、可燃性混合物は燃えない。殆どの可燃性混合物では、この臨界圧力は、６０ｍｂａｒ（６ＭＰａ）前後であるが、いくつかの可燃性混合物では、１ｍｂａｒ（０．１ＭＰａ）程度の低さである場合がある。処理チャンバ１０の使用中、真空ポンプ３０の前方配管内４０の圧力は、一般的には、この臨界圧力よりも低く維持される。火炎前面がこの低圧領域に遭遇すると、火炎前面を持続させることができず、火炎は消滅させられる。
【００３５】
火炎前面がポンプ３０から下流に伝搬する場合、火炎前面は、管６０を下流に進み、除去システム５５内に進む。上述したように、除去システム５５の燃焼チャンバ内の火炎は、燃焼チャンバに入る任意の可燃性流体を点火し、それにより、除去システム５５から排出された廃棄物流れは、僅かな可燃性成分しか含まず、好ましくは、可燃性成分を含まない。その結果、火炎前面が除去システム５５のところまで伝搬する場合、燃える燃料が残っていないので、燃焼チャンバは、実質的に火炎防止器として作用し、それにより、火炎前面の更なる伝搬が防止され、火炎は消滅させられる。
【００３６】
変形例として、除去システム５５を設けない場合又は除去システム５５に加えて、不活性ガスをパージポート６５から管６０の中に導入してもよい。この不活性ガスは、可燃性混合物を燃焼下限によって表される濃度よりも低い濃度まで希釈し、それにより、不燃性雰囲気を形成する。従って、火炎前面が真空ポンプ３０の下流に伝搬する場合、火炎前面は、管６０内の不燃性雰囲気に入り、消滅させられる。
【００３７】
装置の通常の作動では、火炎前面の伝搬の範囲は、上述した特徴の消滅効果によって制限される。しかしながら、より安全なシステムを達成するために、下記の安全装置の１つ又は２つ以上を実施することが望ましい。
【００３８】
上述のように、圧力検出器４５は、前方配管４０内又は真空ポンプ３０の入口に設けられる。この圧力検出器４５は、その局所圧力を指示する信号をコントローラ５０に出力し、コントローラ５０は、所定の値、一般的には上述のように火炎前面を持続させるのに必要とされる臨界圧力よりも局所圧力が低く留まることを保証するために、この領域の局所圧力を検出する。この所定の圧力を超えた場合、火炎前面が前方配管４０内で持続する危険性が存在する。加えて、除去システム５５の燃焼チャンバ内の火炎が何らかの理由によって消滅した場合、廃棄物流れの可燃性成分は点火されず、従って、可燃性雰囲気が維持されることになる。この可燃性雰囲気は、除去システム５５を介して排出導管７０内に伝搬する火炎前面を持続させることが可能である。上述したように、火炎検出器９５は、火炎の存在を確認するための信号をコントローラ５０に出力する。
【００３９】
同じく上述したように、必要に応じて処理チャンバ１０内への少なくとも１種類の処理流体の導入を遮断することを可能にするための弁２５が、処理チャンバ１０の入口２０に設けられる。弁２５の作動は、コントローラ５０によって制御される。前方配管４０内の圧力が所定の圧力を超えて、燃焼チャンバ内の火炎が消滅させられる場合、又は、真空ポンプ３０へのパージガスの送出が遮断された場合には、コントローラ５０は、弁２５を閉じるように命令する信号を弁２５に対して出力し、それにより、処理チャンバ１０への処理流体の流れを停止させる。これらの流体の流れを遮断することにより、処理チャンバ１０から下流の装置内の可燃性混合物濃度は、可燃性混合物の爆発下限よりも低く急激に低下させられ、爆燃発生の危険性を低減させる。
【００４０】
コントローラ５０は、可燃性流体源を遮断することに加えて、真空ポンプ３０を不活性ガスで満たすというパージシステム７５への命令の形態の更に別の除去処置をとることができ、それにより、真空ポンプ３０内の可燃性混合物濃度をより急激に低下させる。そのようなパージは、処理チャンバ１０から下流の装置の任意の部分に送出されるのがよいが、一般的には、ポンプの固定子に形成されたいくつかの標準パージポートのうちの１つを通して真空ポンプ３０に直接送出されてもよいし、又は、真空ポンプ３０の排出部から延びるパージポート６５を介して管６０の中に直接送出されてもよい。
【００４１】
上述した削減処置に加えて、別の安全装置を導入してもよい。例えば、コントローラ５０は、遮断弁２５が開いているときにバイパス配管８０を閉じるように、三方弁９０を制御してもよい。言い換えると、装置内に可燃性混合物が存在するあらゆる可能性があるとき、流体が除去システム５５を通過しなければならないように、バイパス配管は閉じられる。
【００４２】
変形例として、遮断弁２５が開位置にあり、それにより、可燃性混合物が処理チャンバ１０の下流に存在することを予想することができる場合、コントローラ５０は、不活性ガスをパージポート６５から送出させるようにパージシステム７５に指示し、それにより、この領域内でいかなる入射火炎前面も持続させることができないように、管６０内の可燃性混合物濃度を燃焼下限よりも低下させる。
【００４３】
火炎前面が、爆轟が発生することができる適切な条件下で十分に長い経路に沿って伝搬する場合、機器及び周辺装置への損傷レベルの有意な増大が生じる。そのような長い経路は、真空ポンプ３０と除去システム５５との間に延びる管６０の形態において見られる。この理由から、真空ポンプ３０から延びる管６０は、それが爆轟形成を抑制するように設計されることが好ましい。この挙動に影響を与える因子は、管６０の直径、管６０の任意の直線部分の長さ、及び、爆轟障壁と普通に呼ばれる管６０内のあらゆる障害物の存在である。
【００４４】
いくつかの環境では、可燃性廃棄物流れは、凝縮可能な可燃性ガスを含有する。管６０は、装置の上流部分において見られる環境よりも高い圧力及び低い温度の環境を有し、従って、凝縮が生じるのに特に適切な条件を有する。可燃性液体のプール即ち溜まりが実際に生じる場合、これらは、可燃性材料予期せぬ源を構成する。溜まりからの可燃性材料の放出速度は、周辺雰囲気内への可燃性液体の蒸発速度に依存し、この蒸発速度は、その領域の圧力及び温度、ガス形態で存在する任意の流体の含有量及び飽和レベル等の多数の因子に依存する。
【００４５】
凝縮可能な可燃性材料に付随する更に別の問題は、完全にガス状の混合物が予測通りの仕方で装置を通過することを予想することができる場合、凝縮物のプール即ち溜まりが装置内に遥かに長く留まる場合があることである。いくつかの場合、処理チャンバ内で実施される様々な処理段階は、共存できない材料を使用する場合がある。流体がガス状である場合、１つの段階を終了させて次の段階が始まる前に廃棄物流れがシステムから取り除かれているある程度の確実性が存在するように、処理段階を離散化するのがよい。しかしながら、蒸発し続ける可燃性液体のプール即ち溜まりが管６０内にある場合、処理の次の段階が開始されるときに可燃性液体のプール即ち溜まりが依然として存在し、それにより、共存できない材料が管６０内で混合し且つ接触して反応することを許す。このようなことの特定例は、処理段階の後に洗浄段階が続いて、可燃性混合物と特に高い酸化物含有量を有する材料とが混合される場合、これらの材料の混合物は、特に反応性が高い可能性がある。
【００４６】
従って、第１にそのような凝縮物の形成を回避することが望ましく、従って、変形形態では、流体が凝縮するのを促進する場合がある低温箇所が形成されるのを防止するために、加熱要素を管６０の周囲に設けるのがよい。このように、真空ポンプ３０から排出される流体をガス形態に維持することができる。真空ポンプ３０及び管６０内での凝縮物の形成を更に回避するために、パージシステム７５を介して送出すべき任意のパージガスは、好ましくは、送出の前に加熱される。こうすることで、廃棄物流れは、不必要な冷却を回避し、このことは更に、凝縮物の形成を回避するのに役立つ。パージガスを加熱するように構成された装置では、好ましくは、パージガス温度を検出するためのセンサが設けられる。パージガス温度が所定の値よりも低い状況において、センサは信号を発生させる。この信号に応答して遮断弁２５を作動させることによって、処理チャンバ１０内への処理流体の流れを終了させることができる。
【００４７】
図２は、装置の包囲体１００から漏出する任意の可燃性流体が外部点火源と接触すること及び爆燃を引き起こすことを防止するために、どのように真空ポンプ３０及び除去システム５５が包囲体１００内に収容されているかを例示している。この包囲体１００内の環境は、強制抽出によって制御することができる。例示しているように、包囲体からの流体の抽出速度を検出するための更に別の検出ユニット、即ち、流量検出器１０５が、包囲体の抽出ダクト１１０の中に組み込まれている。抽出流量を示す信号は、流量検出器１０５からコントローラ５０に出力される。コントローラ５０は、抽出流量を監視し、処理チャンバ１０の作動中、抽出流量が所定の値よりも下に降下すると、上述の処置を開始する。
【００４８】
下記の表は、行うことができる様々な除去処置のいくつかを要約している。
【表１】
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【００４９】
コントローラ５０は、検出構成要素４５、９５、１０５の各々と弁構成要素２５、６５、９０の各々との間の有線接続によって置き換えられてもよい。検出構成要素及び弁構成要素は、安全性を左右する構成要素であるから、これらは、二重安全装置構成で設けられ、且つ／又は、構成内でこれらの構成要素の機能が重複するように冗長性が与えられる。
【００５０】
燃焼チャンバを備えた除去システム５５を有する上記実施形態のいずれにおいても、図３に例示するように、更なる安全装置を実施するのがよい。上述したように、廃棄物流れの任意の可燃性成分は、燃焼チャンバ内で作り出された火炎と接触状態になると焼却され、それにより、不燃性雰囲気を発生させる。しかしながら、火炎が可燃性雰囲気と接触すると同時に火炎前面が燃焼チャンバへの入口から出て管６０内に伝搬する危険性がある。これは、一般的に「逆火」と呼ばれている。逆火が発生することを阻止することが望ましいので、流入廃棄物流れに対して制限を与える修正された入口が設けられるのがよく、それにより、流入廃棄物流れの速度が高められる。流入量が十分に大きい場合、燃焼チャンバ内で開始された火炎前面は、火炎前面を留める役割をもった適切な開口を有する箇所で引き止められる。そのような装置の１つの具体例は、図３に例示するように、燃焼チャンバの入口に位置する肉薄断面の金属円錐体１２０である。火炎前面が小さな開口において留まる場合、円錐体の温度は、直径を拡大する方向に向って急激に上昇することになる。円錐体に熱センサを設けることによって逆火を早期に検出することができ、詳しく上述したように、除去処置を実施することが可能になる。
【００５１】
上述したように、一部の混合物、例えば、酸素の存在中で高い水素含有量を有する混合物では、臨界圧力は、１０ｍｂａｒ（１Ｍｐａ）程度の低いものになる可能性がある。そのような状況では、圧力が臨界圧力を超えないことを保証するために、真空ポンプ３０のポンプ容量を補うことが必要である。変形例として、臨界圧力値が上昇するように、熱環境を変更してもよい。
【００５２】
図４は、第３の実施形態を例示し、第３の実施形態は、真空ポンプ３０と直列に設けられ且つ導管によってそれに接続された別の真空ポンプ１３０、例えばブースターポンプを有している。ブースターポンプは、好ましくは、ルーツポンプ機構を有している。真空ポンプ３０、１３０の各々の状態の別の指標をコントローラ５０に供給することを可能にするために、導管内に付加的な圧力検出器１４５が位置決めされている。
【００５３】
別の真空ポンプ１３０の導入は、潜在的に前方配管４０内の圧力を低下させるだけではなく、処理チャンバ１０から引かれる廃棄物流れを消炎する役割も果たす。消炎によって廃棄物流れは冷却され、それにより、火炎前面の伝搬が持続されない下限である臨界圧力値が上昇する。更に、火炎前面がポンプ機構から上流に伝搬してブースターポンプ１３０に入る場合、消炎作用は、ブースターポンプの厳密な公差によって与えられるような流れに対する制限と組み合わされて、ブースターポンプ１３０を火炎防止器要素として実質的に作用させる。
【００５４】
一部の混合物に対しては、消炎単独で、別の真空ポンプ１３０が必要でない程度まで臨界圧力を低下させるであろう。そのような状況では、廃棄物流れの消炎は、前方配管内又はその外部のいずれかにおける別の手段によって達成してもよい。例えば、前方配管の内部に冷却バッフル、冷却フィンガ、又は冷却コイルを設けてもよいし、冷却コイル又はペルチェ装置を用いることによって前方配管の外面を冷却してもよい。
【００５５】
上述した実施形態のいずれかに関連して、ポンプの始動手順及び処理チャンバ１０において実施されるその後の処理の安全性を高めるために、検出器４５、９５、１４５を用いるのがよい。始動手順を図５のフローチャートに例示する。全体のシステムへの電源スイッチが入った状態で、検出器４５、９５、１４５は、真空ポンプ３０、１３０の上流の圧力が所定の臨界圧力を超えるという理由、及び、除去システム５５内に火炎が存在しなくなるという理由で、不良状態を認識する。各検出器が適切に機能していることが示す「不良」信号をこれらの検出器の各々から受信するまで、真空ポンプ３０は、始動されることが許可されない。各検出器から「不良」状態信号が受信されない場合、検出器の少なくとも１つに欠陥があると仮定され、真空ポンプは、始動を阻止される。
【００５６】
真空ポンプ３０及び除去システム５５が始動されて通常の作動条件が確立された状態で、検出器の各々は、不良でない又は作動可能な状態を認識すべきである。作動可能状態が全体を通じて確立されたら、処理を開始することができる。上述のように、その後、検出器４５、９５、１４５のいずれか１つが「不良」状態を示す場合、処理は、遮断弁２５を作動させて処理チャンバ１０への１種類又は２種類以上の処理流体の送出を停止することによって終了される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】処理チャンバから廃棄物流れを引くポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止するための装置の第１の実施形態の概略図である。
【図２】処理チャンバから廃棄物流れを引くポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止するための装置の第２の実施形態の図である。
【図３】図１の装置と共に用いる燃焼チャンバへの入口の詳細図である。
【図４】処理チャンバから廃棄物流れを引くポンプ機構によって点火された火炎前面の伝搬を阻止するための装置の第３の実施形態を示す図である。
【図５】２種類の不良に対応可能な、上述した任意の実施形態に関連した始動システムを示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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