(57)【要約】  本開示は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）流出物削減プロセスの様々な態様を説明する。一態様では、排気流から有害廃棄物を除去するためのシステムは、第１の圧力で動作し、排気流中の有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮する第１のコールドトラップと、第１のコールドトラップに接続され排気流の圧力を高めるポンプと、ポンプに接続され第１のコールドトラップの後に排気流中に残っている有害物質を分解する高温分解器と、高温分解器に接続され、第１の圧力よりも高い第２の圧力で動作し、排気流中に残っている分解された有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮する第２のコールドトラップと、第２のコールドトラップに接続され、第２のコールドトラップの後に排気流中に残っている有害物質を吸収するスクラバと、を備える。【選択図】図１
2021531397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大容量の有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）動作によって生成された排気流から有害廃棄物を除去するためのシステムであって、
第１の圧力で動作し、前記排気流中の有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮して分離するように構成される第１のコールドトラップと、
前記第１のコールドトラップに接続され、前記排気流の圧力を高めるように構成されるポンプと、
前記ポンプに接続され、前記第１のコールドトラップの後に前記排気流中に残っている有害物質を分解するように構成される高温分解器と、
前記高温分解器に接続され、前記第１の圧力よりも高い第２の圧力で動作し、前記排気流中に残っている分解された前記有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮するように構成される第２のコールドトラップと、
前記第２のコールドトラップに接続され、前記第２のコールドトラップの後に前記排気流中に残っている有害物質を吸収するように構成されるスクラバと、を備える、システム。
【請求項２】
前記スクラバに接続され、前記排気流から可燃性ガスを除去するように構成される燃焼ボックスをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記高温分解器は第１の区画と第２の区画とを含み、前記第１の区画は断熱レキュペレータであり、前記第２の区画は高温分解領域である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記排気流が前記高温分解領域で処理された後、かつ出口から放出される前に、前記断熱レキュペレータは、入口を通って前記高温分解器に供給された前記排気流を加熱し、前記排気流を冷却するための分散熱交換として動作するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記高温分解領域は、前記排気流中の前記有害物質を分解するために熱を供給するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記高温分解領域は、前記排気流中の前記有害物質を分解するために触媒を含むように構成される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のコールドトラップおよび前記第２のコールドトラップのそれぞれは、第１の区画と第２の区画とを含み、前記第１の区画は凝縮器を含み、前記第２の区画は前記凝縮器に接続された分離器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記凝縮器は、滑らかな反転側壁を有するように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の区画は、前記凝縮器の上部を囲む冷却構成要素と、前記凝縮器の下部を囲む加熱構成要素とをさらに含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記凝縮器は、前記排気流が前記凝縮器から前記分離器へ通過する時に、前記凝縮器の内壁に堆積する前記有害物質の均質な核形成と、前記排気流中に残る前記有害物質の不均質な核形成と、を生じさせるために渦を発生させるように構成されたサイクロン凝縮器である、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の区画は、フラッシュ加熱または音波エネルギの一方または両方を使用することによって前記凝縮器の前記内壁に堆積した前記有害物質を除去するように構成された除去構成要素をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の区画は、前記凝縮器によって生成された、凝縮有害物質を収集するように構成された取り外し可能な構成要素を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記分離器は、前記有害物質を前記排気流から分離するために渦を発生させるように構成されたサイクロン分離器である、請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２の区画は、前記分離器によって分離した有害物質を収集するように構成された取り外し可能な構成要素を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１５】
前記分離器は、前記凝縮器内に配置される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１６】
前記凝縮器によって生成された凝縮有害物質および前記分離器によって分離された有害物質を収集するように構成された取り外し可能な構成要素をさらに備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記高温分解器は、入口および出口、拡散器、複数の加熱ロッド、ならびに複数のパイプを備える熱バッフルを有する高温分解領域を含み、前記排気流は前記入口から前記熱バッフルに流れ込み、前記拡散器は前記複数のパイプの間で前記排気流を均等に分配し、前記複数の加熱ロッドは前記複数のパイプと前記熱バッフルによって形成された熱チャンバとを加熱し、加熱された前記排気流は前記出口を通って前記熱バッフルから流れ出る、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
大容量の有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）動作によって生成された排気流から有害廃棄物を除去するための方法であって、
第１の圧力で動作するように構成された第１のコールドトラップで、前記排気流中の有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮し分離する工程と、
前記第１のコールドトラップに接続されたポンプで、前記排気流の圧力を高める工程と、
前記ポンプに接続された高温分解器で、前記第１のコールドトラップによる凝縮後に前記排気流中に残っている有害物質を分解する工程と、
前記高温分解器に接続され、前記第１の圧力よりも高い第２の圧力で動作するように構成される第２のコールドトラップで、前記排気流中に残っている分解された前記有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮し分離する工程と、
前記第２のコールドトラップに接続されたスクラバで、前記第２のコールドトラップによる凝縮後に前記排気流中に残っている有害物質を吸収する工程と、を含む、方法。
【請求項１９】
前記スクラバに接続された燃焼ボックスで、前記排気流から可燃性ガスを除去する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のコールドトラップまたは前記第２のコールドトラップでの凝縮工程および分離工程は、サイクロンベースの凝縮動作を実行し、続いてサイクロンベースの分離動作を実行する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の態様は概して、排気流から有害物質を除去するための技術に関し、より詳細には、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：ｍｅｔａｌ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ）プロセスからの流出物を削減するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＣＶＤ技術を使用するとき、有害物質を除去するために排気ガスを処理することが必要であり、これは概して流出物削減と呼ばれるプロセスである。ＧａＡｓ  ＭＯＣＶＤ動作の場合、これらの有害物質は、ヒ素（アルシンガス（ＡｓＨ３）およびヒ素蒸気などの異なる形態のヒ素）およびいくらかの量のガリウムを含有する種を含む。豊富な削減プロセスでは、ＭＯＣＶＤ動作からの排出物はまずコールドトラップを通過して一部の有害物質を凝縮して集める。コールドトラップからの出力物はポンプを通過して圧力を上昇させ、そして場合によっては追加のコールドトラップを通過してすべての凝縮物質が確実に集められ除去されるようにする。続いて、スクラバ（例えば、湿式または乾式スクラバ）を使用して、排気ガス中に残っているあらゆるアルシンガスまたはヒ素を吸収する。その後、ガス中に残った水素はすべて燃焼され、流出物削減プロセスが完了する。
【０００３】
しかしながら、この方法は、大規模（すなわち、高容量／高処理量）製造を概して意図するものではなく、そのプロセスの構成要素がそのような動作に対して最適化されていないので問題が生じる傾向がある。
【０００４】
それゆえ、ＭＯＣＶＤ流出物削減プロセス、およびその構成要素のいくつかを、僅かなメンテナンスで、大容量の動作によって生成される大量の有害物質を取り扱うように改変することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下は、そのような態様の基本的な理解を提供するために１つ以上の態様の簡略化された概要を提示する。この概要は、考えられるすべての態様の広範な概要ではなく、すべての態様の鍵となるまたは重要な要素を特定することも、任意またはすべての態様の範囲を説明することも意図していない。その目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、１つ以上の態様のいくつかの概念を簡略化された形態で提示することである。
【０００６】
新規なコールドトラップと高温分解器とを使用して、僅かなメンテナンスで、大容量の動作で生成される大量の有害物質を処理する、新しいＧａＡｓ  ＭＯＣＶＤ流出物削減プロセスが提案される。
【０００７】
本開示の一態様では、大容量のＭＯＣＶＤ動作で製造される排気流から有害廃棄物を除去するためのシステムは、第１の圧力で動作し、排気流中の有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮し分離するように構成される第１のコールドトラップと、第１のコールドトラップに接続され、排気流の圧力を高めるように構成されるポンプと、ポンプに接続され、第１のコールドトラップの後に排気流中に残っている有害物質を分解するように構成される高温分解器と、高温分解器に接続され、第１の圧力よりも高い第２の圧力で動作し、排気流中に残っている分解された有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮し分離するように構成される第２のコールドトラップと、第２のコールドトラップに接続され、第２のコールドトラップの後に排気流中に残っている有害物質を吸収するように構成されるスクラバと、を備える。システムは、スクラバに接続され、排気流から可燃性ガス（例えば水素）を除去するように構成される燃焼ボックスをさらに備え得る。
【０００８】
本開示の一態様では、大容量のＭＯＣＶＤ動作によって生成された排気流から有害廃棄物を除去するための方法は、第１の圧力で動作するように構成される第１のコールドトラップで、排気流中の有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮し分離する工程と、第１のコールドトラップに接続されたポンプで、排気流の圧力を増加させる工程と、ポンプに接続された高温分解器で、第１のコールドトラップによる凝縮後に排気流中に残っている有害物質を分解する工程と、高温分解器に接続され、第１の圧力より高い第２の圧力で動作するように構成される第２のコールドトラップで、排気流中に残っている分解された有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮し分離する工程と、第２のコールドトラップに接続されたスクラバで、第２のコールドトラップにより凝縮後に排気流中に残っている有害物質を吸収する工程と、を含む。方法は、スクラバに接続された燃焼ボックスで、排気流から可燃性ガス（例えば水素）を除去する工程をさらに含み得る。
【０００９】
ＭＯＣＶＤ流出物の削減に関連する方法およびシステムに関する追加の態様も記載される。
【００１０】
添付の図面はいくつかの実装のみを例示しており、よって範囲を限定するものと見なされるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の態様によるＭＯＣＶＤ排気処理システムの一例を示す図である。
【図２】本開示の態様によるＭＯＣＶＤ排気処理システムにおいて使用される高温分解器の一例を示す図である。
【図３Ａ】本開示の態様による高温分解器内の分解領域の一例を示す図である。
【図３Ｂ】本開示の態様による高温分解器内の分解領域の一例を示す図である。
【図４】本開示の態様によるＭＯＣＶＤ排気処理システムにおいて使用されるコールドトラップの一例を示す図である。
【図５】本開示の態様によるＭＯＣＶＤ排気処理システムにおいて使用されるコールドトラップの別の一例を示す図である。
【図６】本開示の態様によるＭＯＣＶＤ流出物削減のための方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成の説明を意図しており、本明細書で説明される概念が実施され得る唯一の構成を表すことを意図していない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供する目的のための特定の詳細を含む。しかしながら、これらの概念がこれらの具体的な詳細なしに実施されてもよいことは当業者には明らかであろう。いくつかの事例では、そのような概念を曖昧にすることを避けるために、よく知られている構成要素（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）がブロック図形式で示される。
【００１３】
本開示では、用語「排気ガス」、「排気流」、「ガス流」、および「排気」は、ＭＯＣＶＤプロセスから生じ、排出前に何らかの形態の処理を必要とする、１つ以上のガス、粒子、および／または物質の流れを指すために互換的に使用され得る。
【００１４】
上述のように、ＭＯＣＶＤプロセスからの排気流または排気ガスは多くの形態の有害物質を含んでいるので、それらを排出する前に処理する必要がある。ＧａＡｓ  ＭＯＣＶＤの場合、排気流は、大部分がヒ素（Ａｓ）およびいくらかの量のガリウム（Ｇａ）を含有する種を含み得る。ヒ素は、例えば、アルシンガス（ＡｓＨ３）の形態またはヒ素蒸気の形態であり得る。蒸気はコールドトラップを使用して固形に凝縮させ得、次いで圧力を高めるためにポンプを通過する。できるだけ多くの凝縮性有害物質を集めるための追加のコールドトラップがあり得る。その後、排気ガスからアルシンガスまたはヒ素を吸収するために、排気ガスは、乾式スクラバまたは湿式スクラバであり得るスクラバを通過し得る。スクラバから出てくるものは概して清浄で、可燃性ガスが希釈または燃焼した後、直接排出されるか、または排出され得る。
【００１５】
ＧａＡｓ  ＭＯＣＶＤプロセスからの排出物の従来の処理で生じる様々な問題は、ＧａＡｓから作られた光電子デバイスの大量生産に必要とされるような、大容量の動作のためのものである。例えば、コールドトラップはすぐに一杯になるため、定期的に清掃する必要がある。典型的なコールドトラップは非常に複雑な内部構造を持っているため、清掃が困難である。コールドトラップは有害物質の除去にはそれほど効率的ではない傾向があり、スクラバによって行われるべきかなりの量の除去物を残す。スクラバ内の吸収物質（例えば乾式スクラバ用）は急速に飽和状態になり、廃棄して定期的に交換する必要がある。スクラバが湿式スクラバの場合、液体は急速に有害になり、それが排出される前に処理する必要がある。
【００１６】
その場合の解決策は、定期的なメンテナンスを必要とせずに、システムを長期間にわたって大容量で動作させることができるように、ＧａＡｓ  ＭＯＣＶＤ排気流を取り扱うシステムに修正を加えることである。これを達成するための１つのアプローチは、メンテナンスと、生成される有害物質の量とを最小限にするためにその物質を最も濃縮された形態で捕獲することを試みることである。したがって、目的の１つは、有害で危険な物質をできるだけ凝縮した形態で捕獲し、そしてスクラバによって使用される吸収物質が飽和するのにはるかに長い時間がかかる最終的で、より軽い除去プロセスのようなスクラバに頼ることである。
【００１７】
上記のように、新規なコールドトラップと高温分解器とを使用して、僅かなメンテナンスで、大容量の動作で生成される大量の有害物質を処理する、新しいＧａＡｓ  ＭＯＣＶＤ流出物削減プロセス／システムが提案される。このプロセス／システムは、可能な限り最も濃縮された形態で最大量の有害物質を捕獲し（例えば、コールドトラップで）、したがってプロセスの終わりで（例えば、スクラバで）捕獲される有害物質の量を減らすことを可能にする。
【００１８】
既存のコールドトラップは、修理が難しいという問題を抱えている。時には、固形廃棄物が一箇所に凝縮し、それが一杯になっていなくても、コールドトラップの洗浄のためにオフラインにする必要がある。従って、コールドトラップの能力は、その大きさによってではなく凝縮点によって制限される。また、コールドトラップは現在１つ以上のフィルタを使用しているが、これは清掃が難しいだけでなく、フィルタの１つが目詰まりするとトラップ内の圧力とガスの流れが変化し、効果が制限される。加えて、既存のコールドトラップは冷却するためにコイルを使用するが、これらのコイルもまた清掃が困難である。
【００１９】
これらの問題のいくつかを克服するために、以下でさらに詳細に説明されるように、新規のコールドトラップ構成が提案される（例えば、図４および図５を参照）。この新規なコールドトラップは、ガスが冷却されたときに生じる異なる種類の核形成または粒子形成（例えば、表面上の不均質な核形成または気相中の均質な核形成）を処理するために２段階または２区画設定を使用する。第１の段階は、凝縮器（例えばサイクロン凝縮器）を含み、そこでは反転またはテーパ構造の側壁面に対して垂直に入口ガスを導入することによって渦が生成される。凝縮器の側壁は冷却され、（例えば、フラッシュ加熱、音波エネルギ、または機械的掻き取りを使用することによって）冷たい側壁上の堆積物（例えば、不均質な核形成）を容易に落下させ得る。渦の速度は凝縮器の大きさ／直径に依存する。
【００２０】
コールドトラップの第２の段階または区画はまた、分離器と呼ばれる、サイクロンまたは渦（例えばサイクロン分離器）を作り出すことができ、そこからガス中に残っている粒子（例えば均質な核形成）を除去可能な固形廃棄物容器に分離し得る構造を含む。固形廃棄物容器は、凝縮固形廃棄物を凝縮器から集めるために使用されるものと異なっていても同じでもよい。
【００２１】
別の構成では、分離器は凝縮器の内部または内側に配置されるように設計されており、全体的な動作は上述のものと同様である。
【００２２】
新しいＧａＡｓ  ＭＯＣＶＤ流出物削減プロセス／システムの一部として、上述の異なる２段または２区画コールドトラップ構成を低圧および大気圧コールドトラップの両方に使用し得る。
【００２３】
２つのコールドトラップの間で大気圧で使用され得る新しい高温分解器も提案され、第１のコールドトラップの後、排気ガスに依然として残っているアルシンガスとヒ素のほとんどが第２のコールドトラップ（すなわち大気圧で）に進む前に分解される（ｃｒａｃｋｅｄ）（例えば分解される（ｂｒｅａｋ  ｄｏｗｎ））ことを確実にし、その結果、第２のコールドトラップは、残りの固形廃棄物（例えば、有害物質）のほとんどすべてを凝縮させて除去し得る。大容量の動作を処理し得る高温分解器を使用することは、広い空間を加熱すること（排気ガスを６００℃もの高温に加熱することを必要とする）およびそのためにエネルギを効率的に使用することの課題があるため困難である。以下でより詳細に提案され説明されている高温分解器（例えば、図２、３Ａ、３Ｂ参照）は、２つの領域または区画を含む。レキュペレータ（例えば断熱レキュペレータ）、および分解領域（例えば高温分解領域）である。レキュペレータは、流入するガス流が分解領域に達する前に、分解領域の加熱された出力を使用することによって入口で受け取られる流入するガス流または排気流を予熱することを可能にする分散熱交換として働く。このアプローチは、分解領域においてより少ない加熱が必要とされるので分解領域においてより大きな容積を可能にし、より効率的なエネルギ利用をもたらす。このデュアル領域、デュアル区画（２領域、２区画）高温分解器はまた、触媒分解を行うように構成され得る。
【００２４】
新規なＧａＡｓ  ＭＯＣＶＤ流出物削減プロセス／システム、ならびに提案されたコールドトラップおよび高温分解器の構成に関するさらなる詳細は、図１〜図６に関連して以下に提供される。
【００２５】
図１は、ＭＯＣＶＤ排気処理または排出物削減システムの一例を説明するダイアグラム１００を示す。このシステムは、ＧａＡｓ  ＭＯＣＶＤ動作によって生成された排気ガスを処理するのに適しているが、他の同様の動作からの排気ガスを処理するのにも適し得る。このシステムでは、前駆体ガス（複数可）１１０がＧａＡｓ  ＭＯＣＶＤ処理動作、ＭＯＣＶＤ１２０に供給される。前駆体ガス（複数可）は、例えば、アルシンガス（ＡｓＨ３）を含み得る。ＭＯＣＶＤ１２０の後に残る排気流または排気ガスは、低圧コールドトラップ１３０に供給される。排気流は蒸気種とガス種の混合物を含み得る。低圧コールドトラップ１３０は、システム内のさらに下方の大気圧コールドトラップ１６０の大気圧レベルより低い圧力レベルで動作する。低プレス圧コールドトラップ１３０は、排気流または排気ガス中の有害物質（例えば、ヒ素形態）の一部を凝縮および／または分離するように構成される。凝縮物質および／または分離物質は、容易な除去または洗浄のために固形廃棄物１３５として貯蔵される。低圧コールドトラップ１３０は、それが収集および貯蔵し得る有害物質の保持能力を最大にし、かつ収集された有害物質を除去するプロセスを単純化するように構成される。
【００２６】
低圧コールドトラップ１３０から出てくる排気流または排気ガスは、ポンプ１４０を保護するのを助けるためにより少ない有害物質を有し、それは次に排気流の圧力レベルを大気圧コールドトラップ１６０の圧力レベルまで上昇させるために使用される。
【００２７】
有害ガスと蒸気との混合物を依然として含有するポンプ１４０の出力物は、高温分解器１５０に供給され、排気流が大気圧コールドトラップ１６０に供給される前に、排気流中の残留前駆体を分解（ｔｈｅ  ｃｒａｃｋｓ）して、固形有害物質を凝縮および／または分離（例えば、除去）する。すなわち、高温分解器１５０は、スクラバに吸収されるよりもむしろ大気圧コールドトラップ１６０においてより容易に凝縮され得る形態に有害ガスを分解するために使用される。例えば、高温分解器１５０は、大部分のアルシンガスをヒ素に分解し、それは次に大気圧コールドトラップ１６０で固形廃棄物に変わる。低圧コールドトラップ１３０のように、大気圧コールドトラップ１６０は、それが収集および貯蔵することができる有害物質（例えば、固形廃棄物１６５）の保持能力を最大にし、かつ収集された有害物質を除去するプロセスを単純化するように構成される。
【００２８】
ＭＯＣＶＤ１２０から大気圧コールドトラップ１６０に通される排気流は、各段階の間で排気流の通過を詰まらせまたは妨げる可能性がある凝縮物を回避するために加熱されてもよい。
【００２９】
大気圧コールドトラップ１６０に続いて、スクラバ１７０によって提供される最後の洗浄工程があり、ここで吸収物質がすべての残留有害物質を除去する。吸収物質が一杯になると（それが固形吸収剤であるか液体吸収剤であるかにかかわらず）、任意の使用済み吸収物質、使用済み吸収剤１７５は、取り外して交換し得る。
【００３０】
最後に、燃焼ボックス１８０を使用して、例えば、ガスを燃焼させてそれを排気流から除去することによって、水素などのすべての可燃性ガスを除去し得る。燃焼ボックス１８０の出力物は、放出することができる清浄な排気１９０である。
【００３１】
図２は、図１の高温分解器１５０の一例を示すダイアグラム２００を示す。高温分解器１５０は、大容量の動作を処理し、その際にエネルギを効率的に使用するように構成される。高温分解器１５０は、２つの領域または区画、レキュペレータ２１０および分解領域２２０を含む。流入排気流が分解領域２２０に達する前に、レキュペレータ２１０は、入口２１２から入ってくる排気流または排気ガスが分解領域２２０の出力物（例えば、加熱され、分解された排気流）を使用することによって予熱されることを可能にするために分散熱交換として働くように構成された断熱レキュペレータであり得る。このアプローチは、分解領域２２０においてより少ない加熱が必要とされるので、分解領域２２０においてより大量の排気を処理することを可能にする。分解領域２２０によって加熱された後、出て行く排気流は、出口２１４を通って高温分解器１５０を出る前に、レキュペレータ２１０によって冷却される。
【００３２】
排気流を加熱して排気流中の有害物質をさらに分解する（例えば、アルシンガスを分解する）場合、分解領域２２０は、６００℃もの高温で動作し得る高温分解領域である。このデュアル領域、２領域（デュアル区画、２区画）高温分解器１５０はまた、少なくとも分解領域２２０内に１つ以上の触媒を含めることによって触媒分解を行うように構成し得る。
【００３３】
図３Ａおよび図３Ｂは、図１の高温分解器１５０内の分解領域２２０の１つの可能な実装を示すダイアグラム３００および３６０を示す。ダイアグラム３００は分解領域２２０の実装の長手方向に沿った断面図を示し、ダイアグラム３６０は横方向に沿った断面図を示す（ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ  ａ  ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ）。分解領域２２０は熱分解チャンバと呼ばれ得る。この例では、分解領域または熱分解チャンバ２２０は、チャンバ３２０の外側に設置された熱バッフル３１０を含む。１つ以上の加熱ロッド３７０（図３Ｂのダイアグラム３００参照）がチャンバ３２０の内側に設けられ、チャンバ３２０および１つ以上のチューブ３５０を設定温度に加熱する。位置決めプレート３４０は、チャンバ３２０内でのチューブ３５０の位置を保証する（例えば固定する）。排気流または排気ガスは入口３０５を通ってチャンバ３２０に入り、次いで排気流は拡散板３３０によって均等に分配される。排気流または排気ガスはチューブ３５０の長さに沿って中心孔を通り、またチューブ３５０間の空間を通って流れる。排気流はチューブ３５０の内壁と外壁の両方と完全に接触しており、熱伝導によって加熱される。チューブ３５０は、鋼または他の任意の良好な熱伝導体である物質で作られ得る。チューブ３５０によって加熱された後、排気流は出口３５５を介して分解領域２２０に存在する（ｅｘｉｓｔｓ  ｔｈｅ  ｃｒａｃｋｉｎｇ  ｚｏｎｅ  ２２０）。
【００３４】
図４は、コールドトラップの一例を示すダイアグラム４００を示しており、これは、図１のダイアグラム１００の低圧コールドトラップ１３０または大気圧コールドトラップ１６０のいずれかであり得る。この例では、コールドトラップは２つの部分、凝縮器４２０および分離器４６０を含む。排気流は、凝縮器４２０の下部に配置され、反転構造の側壁面（ｓｉｄｅｗａｌｌ  ｓｕｒｆａｃｅ）の側面（ｓｉｄｅ）、すなわち凝縮器４２０である側面に垂直に配置された入口４１０を通って凝縮器４２０に入り、渦を生成する。この渦は、上述のように、排気流中の有害物質を核形成させ、ここで、不均質な核形成は反転（テーパ）構造の側壁にコーティングまたは堆積物を生成するが、均質な核形成は気相に留まり、コネクタ４５０を通って分離器４６０に送られる。
【００３５】
排気流によって内部に（ｗｉｔｈｉｎ  ｂｙ）形成される渦のためにサイクロン凝縮器またはコールドウォールサイクロン凝縮器と呼ばれ得る凝縮器４２０は、不均質な核形成が側壁上で凝縮するために側壁が確実に冷たくなるように凝縮器４２０の上部を冷却する冷却構成要素４３０を有し得る。冷却構成要素４３０は、凝縮が凝縮器４２０の高さにわたって広がることを可能にする熱プロファイルを作り出し得る。凝縮器４２０はまた、凝縮器４２０の下部を加熱する加熱構成要素４４０を含んでよく、入口４１０の目詰まりまたは閉塞を回避するために、この部分に堆積物が形成されないようにする。
【００３６】
凝縮器４２０の滑らかな逆（テーパ）側壁構造は、側壁に集まるあらゆる堆積物を容易に除去することを可能にする。任意に、堆積物が、固形廃棄物を処分するため凝縮固形廃棄物容器４７０ａが取り外されるときに閉じられ得る廃棄物除去ゲートバルブ４２５を介して凝縮固形廃棄物容器４７０ａなどの取り外し可能な構成要素の中に容易に落ち得るように、除去構成要素４４５を使用して、凝縮器４２０の側壁にフラッシュ加熱を適用するか、または側壁上の凝縮した堆積物をほぐす音波エネルギを提供する。任意に、側壁上のあらゆる堆積物は、例えば凝縮器４２０の内壁を削り取ることによって機械的に除去され得る。
【００３７】
分離器４６０は、凝縮器４２０から均質な核形成（例えば、有害粒子）を有する排気流を受け取り、凝縮器４２０と同様に、有害物質の均質な核形成を排気流から分離するために渦を形成し得る。したがって、分離器４６０は、サイクロン分離器またはサイクロン粒子分離器とも呼ばれる。分離物質は、分離固形廃棄物容器４７０ｂが除去されて固形廃棄物を処分するときに閉じられ得る廃棄物除去ゲートバルブ４６５を通して、分離固形廃棄物容器４７０ｂなどの取り外し可能な構成要素の中に容易に落ち得る。
【００３８】
分離器４６０は、ほぼ完全な固形廃棄物の除去を確実にするために多段分離器であり得る（すなわち、異なる分離器構造を有する複数の分離段階があり得る）。さらに、粒子濾過は、多段分離プロセスの最終段階に含まれてもよい。
【００３９】
低温の排気流またはガスは、分離器４６０の頂部にある出口４８０を通って分離器４６０を出て、次の処理段階（例えば、ポンプ１４０またはスクラバ１７０）に提供される。
【００４０】
図５は、分離器が凝縮器内に配置（一体化）されているコールドトラップの別の例または構成を示すダイアグラム５００を示す。例えば、ダイアグラム５００のコールドトラップ構成は、ダイアグラム４００と同様の、入口５１０、凝縮器５２０（例えば、サイクロン凝縮器またはコールドウォールサイクロン凝縮器）、加熱構成要素５４０、冷却構成要素５３０、任意の除去構成要素５４５、分離器５６０（例えば、サイクロン分離器またはサイクロン粒子分離器）および出口５８０を含む。ダイアグラム４００のコールドトラップ構成とは異なり、凝縮器５２０および分離器５６０によってそれぞれ生成された凝縮固形廃棄物および分離固形廃棄物の両方を収集するために使用することができる単一の取り外し可能な構成要素、固形廃棄物５７０がある。廃棄物除去ゲートバルブ５２５は、固形廃棄物容器５７０が取り外されて固形廃棄物を処分するときに閉じ得る。
【００４１】
ダイアグラム４００の例で使用されているコネクタ４５０のようなコネクタを使用する代わりに、分離器５６０を凝縮器５２０内に配置し得、この２つを孔５５０を通して接続し得る。
【００４２】
図６は、本開示の態様によるＭＯＣＶＤ流出物削減のための方法６００の一例を示すフローチャートである。
【００４３】
ブロック６１０において、方法６００は、第１の圧力で動作するように構成された第１のコールドトラップ（例えば、低圧コールドトラップ１３０、図４、５のコールドトラップ）で、排気流中の有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮および分離する工程を含む。
【００４４】
ブロック６２０において、方法６００は、第１のコールドトラップに接続されたポンプ（例えば、ポンプ１４０）で、排気流の圧力を上昇させる工程を含む。
【００４５】
ブロック６３０で、方法６００は、ポンプに接続された高温分解器（例えば、図１および図２の高温分解器１５０）で、第１のコールドトラップによる凝縮後に排気流中に残っている有害物質を分解する工程を含む。
【００４６】
ブロック６４０で、方法６００は、高温分解器に接続され、第１の圧力よりも高い第２の圧力で動作するように構成された第２のコールドトラップ（例えば、大気圧コールドトラップ１６０、図４、５のコールドトラップ）で、排気流中に残っている分解された有害物質を固形廃棄物として除去するために凝縮し分離する工程を含む。
【００４７】
ブロック６５０で、方法６００は、第２のコールドトラップに接続されたスクラバ（例えば、スクラバ６５０）で、第２のコールドトラップによる凝縮後に排気流中に残っている有害物質を吸収する工程を含む。
【００４８】
方法６００の別の態様では、方法６００は、スクラバに接続された燃焼ボックス（例えば、燃焼ボックス１８０）で、排気流から可燃性ガス（例えば、水素）を除去する工程をさらに含み得る。
【００４９】
方法６００の別の態様では、第１のコールドトラップまたは第２のコールドトラップでの凝縮および分離は、サイクロンベースの凝縮動作を実行し、続いてサイクロンベースの分離動作を実行する工程を含む。サイクロンベースの分離動作は、複数の別々のサイクロンベースの分離を含む多段動作であり得、これらの各分離は、異なる種類および／またはサイズの粒子を分離するように構成され得る。
【００５０】
本開示は示された実装に従って提供されたが、当業者は、実施形態に対する変形があり得、それらの変形が本開示の範囲内であることを容易に認識するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの改変がなされ得る。
【図１】
2021531397.tif 000003
【図２】
2021531397.tif 000004
【図３Ａ】
2021531397.tif 000005
【図３Ｂ】
2021531397.tif 000006
【図４】
2021531397.tif 000007
【図５】
2021531397.tif 000008
【図６】
2021531397.tif 000009
【国際調査報告】
2021531397.tif 000010
2021531397.tif 000011