(57)【要約】【課題】ガスによる腐蝕を受けず、高速昇温が可能なヒータを用いて、ガスを直接且つ効率的に加熱することができるガス加熱方法、及び小型で省エネ化されたガス加熱装置を提供する。【解決手段】ガスの流路又は加熱室内に平板状のセラミックスヒータ３０又はセラミックスヒータを複数組み合わせたヒータユニットを、互い違いの階段状に複数配置してジグザグなガス流路Ａを形成し、ガス流路Ａに供給されるガスをセラミックスヒータ３０又はヒータユニットで直接加熱する。このガス加熱装置１０は、ＮＯｘ含有排ガスや有害又は有毒な排ガスの処理装置において、これらの排ガスやその希釈ガスの加熱に用いることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの流路又は加熱室内に平板状のセラミックスヒータ又はセラミックスヒータを複数組み合わせたヒータユニットを配置し、流路又は加熱室に供給されたガスを該セラミックスヒータ又はヒータユニットで加熱することを特徴とするガス加熱方法。
【請求項２】
前記セラミックスヒータ又はヒータユニットが互い違いの階段状に複数配置され、ジグザグなガス流路を形成していることを特徴とする、請求項１に記載のガス加熱方法。
【請求項３】
ガスの流路又は加熱室内に、平板状のセラミックスヒータ又はセラミックスヒータを複数組み合わせたヒータユニットをガスと接触するように配置したことを特徴とするガス加熱装置。
【請求項４】
前記セラミックスヒータ又はヒータユニットが互い違いの階段状に複数設置され、ジグザグなガス流路が形成されていることを特徴とする、請求項３に記載のガス加熱装置。
【請求項５】
半導体製造工程からの排ガス中の窒素酸化物又はアンモニアを還元除去する排ガス処理装置において、該排ガス又は該排ガスに混合する希釈ガスを予熱する予熱部として用いることを特徴とする、請求項３又は４に記載のガス加熱装置。
【請求項６】
半導体製造工程からの排ガス中に存在する過フッ化物を分解除去する排ガス処理装置において、該排ガス又は該排ガスに混合する希釈ガスを加熱する加熱部として用いることを特徴とする、請求項３又は４に記載のガス加熱装置。
【請求項７】
滅菌及び殺菌工程からの有害又は有毒な排ガスを酸化分解する排ガス処理装置において、該排ガス又は該排ガスに混合する希釈ガスを加熱する加熱部として用いることを特徴とする、請求項３又は４に記載のガス加熱装置。
【請求項８】
前記セラミックスヒータが、平板状のセラミックス基材と、セラミックス基材の表面又は内部に設けた発熱体とからなることを特徴とする、請求項３〜７のいずれかに記載のガス加熱装置。
【請求項９】
前記セラミックスヒータが、平板状のセラミックス基材と、セラミックス基材の両側表面にそれぞれ設けた渦巻き状パターンを有する発熱体と、両発熱体をそれぞれ被覆するセラミックス層又はガラス層とからなることを特徴とする、請求項３〜８のいずれかに記載のガス加熱装置。
【請求項１０】
前記セラミックスヒータのセラミックス基材が、酸化アルミニウム、二酸化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、ホウ化ジルコニウム又はそれらの複合物からなることを特徴とする、請求項３〜９のいずれかに記載のガス加熱装置。
【請求項１１】
前記セラミックスヒータの発熱体が、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ、又はニクロムからなることを特徴とする、請求項３〜１０のいずれかに記載のガス加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスの加熱方法並びに各種の反応装置に使用されるガス加熱装置、例えば半導体装置や液晶の製造工程から排出されるＮＯｘ又はＮＨ３含有排ガスの処理装置や、病院等における滅菌及び殺菌工程からの有害又は有毒排ガスの処理装置等に使用されるガス加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程には、半導体ウェハを処理して集積回路を形成するウェハ処理工程が含まれる。このウェハ処理工程では、ウェハ表面に絶縁膜、電極配線、半導体膜などを形成するため、薄膜形成工程、酸化処理工程、ドーピング工程、及びエッチング工程など、種々の処理が行われる。
【０００３】
その際、物理蒸着、化学蒸着、エピタキシャル成長等の手段を用いているが、これら処理では酸素ガス、水素ガス、亜酸化窒素ガス等を使用するため、処理後の排ガスとして様々な使用済みガス又は副生ガスが発生する。特に、亜酸化窒素ガスなどを用いてウェハに熱酸化膜を形成する工程では、窒素酸化物ＮＯｘが含まれる排ガスが発生する。また、窒化ガリウムのエピタキシャル工程では、アンモニアＮＨ３を含む排ガスが発生する。
【０００４】
このような排ガスをそのまま外部に排出すると環境汚染を引き起こす場合があるので、その濃度を許容値以下にまで処理する必要がある。例えば、窒素酸化物やＮＨ３を含む排ガス等については、ウォーターシャワー中に通過させて窒素酸化物やＮＨ３を除去する湿式吸着法、即ちスクラバー法が知られている。しかしながら、このスクラバー法では、許容値以下の濃度にまで窒素酸化物やＮＨ３を除去することは困難であった。
【０００５】
半導体製造工程から排出されるＮＯｘ含有排ガスの処理技術として、特開平９−２１３５９６号公報には、ウェハ処理工程から発生するＮＯｘを含む排ガスを希釈ガスと混合する工程と、希釈化された排ガスを予熱する工程と、排ガスを選択接触還元反応させて窒素酸化物を除去する除外工程とからなる処理方法及び装置が提案されている。尚、この選択接触還元反応は、ＮＯｘ含有排ガスにアンモニア等の還元ガスを添加し、ＦｅやＭｎ等の金属複合体等からなる触媒に接触させることにより、ＮＯｘを窒素に還元するものである。
【０００６】
また、このＮＯｘ含有排ガスの処理装置は、図１に示すように、排ガス導入口１ａと希釈ガス導入口１ｂを有し、空気又は酸素と不活性ガスの混合ガス等からなる希釈ガスを排ガスに混合する混合部１と、混合部１に接続された排ガスの予熱部２とを備えている。この予熱部２はセラミックス粒子３が充填された筒状のケーシング２ａと、ケーシング２ａの外側に設けた筒状ヒータ４とを有し、希釈された排ガスを予熱するようになっている。
【０００７】
予熱された排ガスは予熱部２から反応部５に流入すると共に、還元ガス導入管７からＮＨ３等の還元ガスが添加される。反応部５のケーシング５ａの外側にはコイル状ヒータ６が設けてあり、ＮＯｘ含有排ガスを所定温度に保持しながらケーシング５ａ内の触媒（図示せず）に接触させ、排ガス中のＮＯｘを還元除去するようになっている。反応部５でＮＯｘが還元除去された排ガスは、冷却部８で冷却された後、排ガス出口８ａから外部に排出される。
【０００８】
また、半導体製造プロセスでは、ドライエッチングのエッチングガスやＣＶＤ工程でのクリーニングガスに、人体に無害で爆発性がなく、取り扱いの容易な過フッ化物（ＰＦＣ）ガスを使用している。実際にエッチング又はクリーニングで消費されるガス量は数〜数十ｖｏｌ％であり、残りは未反応のまま反応容器外に排出される。
【０００９】
ＰＦＣは、塩素を含まないＦＣ（フルオロカーボン）やＨＦＣ（ヒドロフルオロカーボン）のフロンと、ＮＦ３やＳＦ６などからなり、分子間の結合力が高いので、大気中に長時間安定に存在することができる。例えば、ＣＦ４が５００００年、Ｃ２Ｆ６が１００００年、ＳＦ６が３２００年と寿命が非常に長い。また一方で、これらのガスは温暖化係数が非常に大きく、ＣＯ２と比較してＣＦ４が６５００倍、Ｃ２Ｆ６が９２００倍、ＳＦ６が２３９００倍に及ぶ。
【００１０】
昨今の有害ガス排出規制により、これらのガスは規制の対象となりつつある。そこで、半導体製造工場における排気対策の一環として、これらのガスを分解処理する装置の設置が進められている。また、これらのガスの分解方法としては、薬剤方式と燃焼方式が実用化されている。後者の燃焼方式としては、例えば特許第３２１７０３４号公報において、アルミナ系触媒を用いて燃焼温度７００℃で効率良く分解する方法が提案されている。この方法で、触媒槽に入る前の排ガスは、ＰＦＣの分解が開始される約６５０〜７５０℃にまで、加熱器中の電気ヒータにより間接加熱されている。
【００１１】
一方、病院等での滅菌処理や殺菌処理に使用されているガス、例えばエチレンオキサイドガス、酸化プロピレンガス、ホルムアルデヒドガス、ＭＲガス等についても、その排ガスが有毒又は有害であることから、処理してから外部に排出する必要がある。また、燃焼装置や有機溶剤の乾燥装置等から排出される一酸化炭素や炭化水素のような有害ガスについても、大気に放出する前にこれらの除去を行う必要がある。
【００１２】
このような有害又は有毒な排ガスの処理装置として、例えば、特開平９−２９０１３５号公報や特開２０００−３２５７５１号公報に記載されているように、酸化触媒を用いて酸化反応を促進させることにより分解処理する方法がある。この方法によれば、直接燃焼させる場合と比較して２００〜４００℃の低温で処理することができる。
【００１３】
例えば、特開２０００−３２５７５１号公報に記載の装置では、エチレンオキサイドガスの流量を常時コントロールして触媒反応温度の発熱量を安定させると共に、触媒機能が長期間安定する温度条件を維持している。また、特開平９−２９０１３５号公報に記載の装置では、有害ガスのエチレンオキサイトガスを送風手段によってヒータに送り、加熱してから触媒と接触させることにより清浄化処理するようになっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の排ガス処理装置においては、排ガスを加熱するためのヒータがガスと接触せず、間接的にガスを加熱するか、若しくはガスと接してもヒータとして通常の抵抗発熱体を使用しているため、ヒータがガスによる腐蝕を受けやすいうえ、流れるガスを効率良く加熱することができず、加熱時間が長くなり、消費電力が大きくなるという欠点があった。また、所定量のガスを加熱するためには加熱室を大きくしなければならず、装置が大型になるという問題もあった。
【００１５】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、ガスによる腐蝕を受けず、高速昇温が可能なヒータを用いて、ガスを直接且つ効率的に加熱することができるガス加熱方法、及びこの方法を実施するための小型で省エネ化されたガス加熱装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供するガス加熱方法は、ガスの流路又は加熱室内に平板状のセラミックスヒータ又はセラミックスヒータを複数組み合わせたヒータユニットを配置し、流路又は加熱室に供給されたガスを該セラミックスヒータ又はヒータユニットで加熱することを特徴とする。特に、前記セラミックスヒータ又はヒータユニットが互い違いの階段状に複数配置され、ジグザグなガス流路を形成していることが好ましい。
【００１７】
また、本発明が提供するガス加熱装置は、ガスの流路又は加熱室内に、平板状のセラミックスヒータ又はセラミックスヒータを複数組み合わせたヒータユニットをガスと接触するように配置したことを特徴とする。特に、前記セラミックスヒータ又はヒータユニットが互い違いの階段状に複数設置され、ジグザグなガス流路が形成されていることが好ましい。
【００１８】
上記本発明のガス加熱装置は、具体的な使用例として、半導体製造工程からの排ガス中の窒素酸化物又はアンモニアを還元除去する排ガス処理装置において、該排ガス又は該排ガスに混合する希釈ガスを予熱する予熱部として用いる。また、半導体製造工程からの排ガス中に存在する過フッ化物を分解除去する排ガス処理装置において、該排ガス又は該排ガスに混合する希釈ガスを加熱する加熱部として用いる。更に、滅菌及び殺菌工程からの有害又は有毒な排ガスを酸化分解する排ガス処理装置において、該排ガス又は該排ガスに混合する希釈ガスを加熱する加熱部として用いることができる。
【００１９】
上記本発明のガス加熱装置においては、前記セラミックスヒータが、平板状のセラミックス基材と、セラミックス基材の表面又は内部に設けた発熱体とからなることを特徴とする。また、前記セラミックスヒータは、平板状のセラミックス基材と、セラミックス基材の両側表面にそれぞれ設けた渦巻き状パターンを有する発熱体と、両発熱体をそれぞれ被覆するセラミックス層又はガラス層とからなることが好ましい。
【００２０】
更に、上記セラミックスヒータにおいては、セラミックス基材が、酸化アルミニウム、二酸化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、ホウ化ジルコニウム、又はそれらの複合物からなることが好ましい。また、前記セラミックスヒータの発熱体が、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ、又はニクロムからなることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明においては、ガスの流路内あるいはガスの加熱室内に、平板状のセラミックスヒータか、又はセラミックスヒータを複数組み合わせたヒータユニットを配置し、流路又は加熱室を流れるガスを上記セラミックスヒータ又はヒータユニットにより直接加熱する。ガスはセラミックスヒータ又はヒータユニットの表面に接触し又は至近距離から輻射熱によって加熱されるため、少ないスペースでガスを効率良く加熱することができる。
【００２２】
かかるガス加熱方法を実施するためには、例えば図２に示すように、ガス加熱装置１０のガスが流れる加熱室内に、セラミックスヒータ３０又はヒータユニットを互い違いの階段状に複数配置することにより、ジグザグなガス流路Ａを形成する。このような構造をとることにより、ガスとセラミックスヒータ３０又はヒータユニットとの接触面積が大きくなり、流れるガスへの熱伝達率を向上させると共に、加熱室を小型化することができる。尚、ガス流路Ａの形態は、セラミックスヒータ３０又はヒータユニットの取り付け位置を変えることにより、自由に変更することができる。
【００２３】
熱源として用いるセラミックスヒータは、平板状のセラミックス基材とその表面又は内部に設けた発熱体とからなり、通電により発熱体で発生したジュール熱を高熱伝導率のセラミックスを介してガスに伝えることができ、しかも全体の厚さを薄くするほど高速昇温及び急速降温が可能である。従って、ヒータの昇温にかかるスタンバイ時間が短くなると共に、通電時間を短縮することができるので消費電力を削減することができる。
【００２４】
本発明に係わるセラミックスヒータとしては、図３及び図４に示す構造のものが特に好ましい。即ち、薄い平板状で、熱伝導性、耐熱性且つ耐食性に優れるセラミックス基材３１と、このセラミックス基材３１の両側の表面にそれぞれ渦巻き状パターンに形成した発熱体３２（３２ａ、３２ｂ）とを備えている。これらの発熱体３２（３２ａ、３２ｂ）は、それぞれセラミックス層又はガラス層３３ａ、３３ｂによって被覆されている。尚、図５における符号３４、３４は、発熱体３２に通電するための電極である。
【００２５】
発熱体３２ａ、３２ｂを覆うセラミックス層又はガラス層３３ａ、３３ｂは、使用中の破損や層剥離を防ぐため、セラミックス基材３１と同種のセラミックスか、若しくはセラミックス基材３１と熱膨張係数差の少ないガラスが好ましい。また、このように耐食性を有するセラミックス層又はガラス層３３ａ、３３ｂで発熱体３２ａ、３２ｂを覆うことにより、発熱体３２ａ、３２ｂの腐食を防止することができる。
【００２６】
この発熱体３２の回路パターンは、図４に示すように、渦巻き状のパターンを１つ又はそれ以上組み合わせたものとする。このような渦巻き状パターンとすることによって、発熱体３２の密度が高く且つ均一になるため、より一層効率的な加熱と、急速加熱及び急速冷却が可能となると同時に、ヒータ表面の温度分布が均一になり、ガスの温度斑を低減することができる。
【００２７】
また、セラミックスヒータの代りに、複数のセラミックスヒータを複数組み合わせたヒータユニットを用いることができる。例えば、図５に示すように、４枚のセラミックスヒータ３０を並列に並べて枠体３６に取り付け、支持部材３７で固定してヒータユニット３５とする。尚、図３における符号３８は、各セラミックスヒータ３０に通電するためのリード線である。このようなヒータユニットによれば、ガスとの接触面積が大きな熱源を確保できるため、加熱室の容積が大きい場合や、ガスの流速が速い場合に有利である。また、これ以外にも、ガスとの接触面積を大きくするため、セラミックスヒータ３０の取り付け位置を変えることで、立体的にしても良い。
【００２８】
上記セラミックスヒータの製造方法は、薄いセラミックス基材の両表面上に印刷等の手法でヒータ回路を形成した後、焼き付けて発熱体とする。次に、この発熱体を覆うように、セラミックス層又はガラス層を形成する。尚、セラミックス基材上の発熱体をセラミックス層で覆う場合には、セラミックスの各グリーンシート間にヒータ回路を形成した後、焼成することにより発熱体を焼き付けると同時にセラミックス基材と各セラミックス層を接合することもできる。
【００２９】
セラミックスヒータのセラミックス基材としては、酸化アルミニウム、二酸化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、ホウ化ジルコニウム、又はそれらの複合物からなることが好ましい。尚、上記セラミックスのうち、炭化珪素及びホウ化ジルコニウム又はその複合物に関しては、発熱体を形成せずにそのまま通電加熱することもできる。
【００３０】
また、発熱体は、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ、又はニクロムからなることが好ましい。発熱体を覆うセラミックス層は、セラミックス基材と同種のセラミックスが好ましい。更に、発熱体を覆うガラス層としては、セラミックス基材と熱膨張係数差の少ないガラス、例えばＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス等が好ましい。
【００３１】
上記した本発明のガス加熱装置の使用例として、例えば、半導体製造工程から排出される排ガス中の窒素酸化物ＮＯｘ又はＮＨ３を還元除去する排ガス処理装置において、そのＮＯｘ又はＮＨ３含有排ガス又はその排ガスに混合する希釈ガスを予熱する予熱部として用いることができる。また、半導体製造工程からの排ガス中に存在する過フッ化物を分解除去する排ガス処理装置において、その排ガス又はその排ガスに混合する希釈ガスを加熱する加熱部として用いることもできる。更には、病院等での滅菌及び殺菌工程から排出される有毒又は有害な排ガスを酸化分解する排ガス処理装置において、その排ガス又はその排ガスに混合する希釈ガスを加熱する加熱部としても使用することができる。
【００３２】
例えば、半導体製造工程からの排ガス中に含まれる窒素酸化物を接触還元反応により還元除去するＮＯｘ含有排ガスの処理装置について、その予熱部に本発明のガス加熱装置を用いた具体例を図６に示す。このＮＯｘ含有排ガスの処理装置は、希釈ガス導入口１２ａから供給される空気等の希釈ガスを予熱するための予熱部１２と、予熱した希釈ガスに排ガス導入口１１ａから導入されるＮＯｘ含有排ガスを混合する混合部１１と、希釈された排ガスを触媒（図示せず）に接触させて選択接触還元反応により窒素酸化物ＮＯｘを還元除去する反応部１５とを備えている。
【００３３】
予熱部１２は、そのケーシング１３内に、セラミックスヒータ３０又はヒータユニットが互い違いの階段状に複数配置され、ジグザグなガス流路が形成されている。従って、希釈ガス導入口１２ａから取り入れた希釈ガスである空気は、セラミックヒータ３０又はヒータユニットで形成されたジグザグなガス流路内を縫うように流れる間に、セラミックヒータ３０又はヒータユニットにより約３８０〜４００℃程度の温度にまで予熱される。
【００３４】
予熱された空気は混合部１１で排ガス導入口１１ａから供給されたＮＯｘ含有排ガスと混合され、反応部１５で還元ガス導入管１７から供給されたＮＨ３等の還元ガスが添加される。反応部１５にはＦｅやＭｎ等の金属複合体等からなる触媒（図示せず）が充填され、ケーシング１５ａの外側にコイル状ヒータ１６が設けてある。このコイル状ヒータ１６で反応部１５内の温度を約１８０〜２５０℃程度に保持しながら、排ガス中のＮＯｘを添加したＮＨ３と触媒上で反応させて還元除去するようになっている。また、過剰に添加されたＮＨ３は触媒上で空気中のＯ２と反応し、Ｎ２とＨ２Ｏとして除去される。ＮＨ３反応部１５でＮＯｘが還元除去された排ガスは、冷却部１８で約８０℃以下の温度に冷却された後、排ガス出口１８ａから外部に排出される。
【００３５】
尚、上記したガス加熱装置は、半導体製造工程からの排ガス中に存在するＮＯｘ、ＮＨ３又は過フッ化物を分解除去する排ガス処理装置における排ガスの加熱部としても、ほぼ同様に用いることができる。
【００３６】
従来のＮＯｘ含有排ガス処理装置では、図１に示すように、希釈ガスと排ガスの混合部１と、混合ガスの予熱部２と、触媒を用いて窒素酸化物を還元除去する反応部５とが別々に配置され、予熱部２は大きく且つ加熱の効率が非常に悪かった。これに対して本発明では、熱源としてセラミックスヒータ３０又はヒータユニットを用いることにより、希釈ガスを効率良く予熱できるうえ、予熱部１２を小型化することができ、従って予熱部１２を混合部１１及び反応部１５と一体型にすることもできる。
【００３７】
また、病院等における滅菌及び殺菌工程からの有毒又は有害な排ガスを酸化分解する排ガス処理装置において、その加熱部に本発明のガス加熱装置を用いた具体例を図７に示す。図７の排ガス処理装置は、有害ガス導入口２２ａから供給される滅菌・殺菌工程で使用された有害排ガスを加熱するための加熱部２２と、加熱した有害排ガスを触媒（図示せず）に接触させて酸化分解する反応部２５と、酸化分解されたガスに希釈ガス導入口２１ａから導入される空気等の希釈ガスを混合する混合部２１と、これを冷却して排ガス出口２８ａから外部に排出する冷却部２８とを備えている。
【００３８】
この有害排ガス処理装置においても、加熱部２２の構成は図６に示す予熱部１２とほぼ同様であり、ケーシング２３内に平板状のセラミックスヒータ又はヒータユニット３５が互い違いの階段状に複数設置してある。更に具体的には、図７に示すように、複数の平板状のセラミックスヒータを組み合わせたヒータユニット３５が、片端のみが互い違いにケーシング２３の内壁から開放されるように、それぞれ片端以外をケーシング２３の内壁に固定して段違いに配置され、ケーシング２３内にジグザグなガス流路が形成されている。
【００３９】
有害排ガスは、セラミックヒータ又はヒータユニット３５により形成されたジグザグなガス流路内を縫うように流れる間に、約４００〜６００℃程度の温度にまで加熱される。尚、反応部２５の構成は図６と同様であり、ケーシング２５ａ内に酸化触媒（図示せず）が充填されると共に、その外側にはコイル状ヒータ２６が設けてある。また、この図７の有害排ガスの処理装置においても、図６の装置と同様に、有害ガスを希釈ガスと混合した後、反応部に供給して酸化分解反応をさせる構成をとることも可能である。
【００４０】
このように、本発明においては、ガス加熱用の熱源としてセラミックスヒータを用いることにより、発熱体で発生したジュール熱を高熱伝導のセラミックス基材やセラミックス層又はガラス層を通して効率良くガスに伝えることができ、しかもセラミックスヒータを薄くするほど急速昇温及び急速降温が可能である。従って、ヒータの昇温にかかるスタンバイ時間を短くできると共に、通電時間を短くでき、消費電力も低減することができる。
【００４１】
また、ガス加熱用の熱源としてセラミックスヒータを用いることにより、本発明によるガス加熱装置ではガスの流路や加熱室を小型化できるため、このガス加熱装置を用いる排ガス処理装置その他の反応装置について、その構造を一体型にするなど、装置全体の小型化を図ることができる。
【００４２】
【実施例】
本発明によるガス加熱装置を、病院での滅菌・殺菌工程に使用される有害排ガスの処理装置に適用した。即ち、図７に示すように、有害ガス導入口２２ａから供給される有害排ガスを加熱するための加熱部２２として、ケーシング２３内に４枚のセラミックスヒータを組み合わせたヒータユニット３５を互い違いの階段状に４組設置して、ケーシング２３内にジグザグなガス流路を形成した。
【００４３】
具体的には、この加熱部２２は、内部が４３０ｍｍ×４３０ｍｍ×高さ４８０ｍｍのＳＵＳ製のケーシング２３を備え、そのケーシング２３内には４２０ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの平板状のヒータユニット３５が、互い違いの階段状になるように、相互に９０ｍｍの間隔を隔てて４組設置してある。尚、各ヒータユニット３５は、図５に示すように、４枚のセラミックスヒータ３０を平板状に組み合わせて枠体３６と支持部材３７で固定した構造のものである。
【００４４】
また、各ヒータユニット３５を構成する各セラミックスヒータ３０は、図３に示すように、平板状のＡｌＮからなる厚さ０．６ｍｍのセラミックス基材３１の両側表面にＰｄ−Ａｇの発熱体３２ａ、３２ｂを形成し、その上をそれぞれガラス層３３ａ、３３ｂで被覆した構造を有し、ヒータ全体の厚さは０．６０５ｍｍである。尚、各発熱体３２ａ、３２ｂの回路パターンは、図４に示すように、３個の渦巻き状の回路が連続したパターンであり、パターンの両端に通電用の電極３４、３４を備えている。
【００４５】
有害ガス導入口２２ａから加熱部２２に酸化エチレンガスを２０００リットル／分にて連続的に導入しながら、各ヒータユニット３５に７ｋＷの通電を行った。その結果、各ヒータユニット３５の温度は約５００秒で最高温度４００℃に達し、加熱部２２の出口付近でのガス温度を約３５０℃にまで加熱することができた。この加熱した酸化エチレンガスを反応部２５に導入し、約４００℃の温度で酸化触媒と接触させた後、混合部２１で空気と混合して希釈し、冷却部２８で冷却して排出させた。ガス排出口２８ａから排出されるガス中には、酸化エチレンはほとんど含まれていなかった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、ガスによる腐蝕を受けることがなく、高速昇温が可能なヒータを用いることによって、ガスを直接且つ効率的に加熱できるガス加熱方法、及びそのためのガス加熱装置を提供することができる。また、このガス加熱装置は小型で消費エネルギーが少なくて済むため、このガス加熱装置を各種の排ガスの処理装置に、その排ガス又はその排ガスに混合する希釈ガスなどの予熱部又は加熱部として用いることにより、装置全体の小型化及び省エネ化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の半導体装置の製造工程から排出されるＮＯｘ含有排ガスの処理装置を示す概略の断面図である。
【図２】本発明によるガス加熱装置の具体例を示す概略の断面図である。
【図３】本発明のガス加熱装置に用いるセラミックスヒータの具体例を示す概略の断面図である。
【図４】本発明のガス加熱装置に用いるセラミックスヒータの回路パターンの具体例を示す概略の平面図である。
【図５】本発明のガス加熱装置に用いるヒータユニットの具体例を示す概略の平面図である。
【図６】本発明のガス加熱装置を用いた、半導体装置の製造工程から排出されるＮＯｘ含有排ガス処理装置の具体例を示す概略の断面図である。
【図７】本発明のガス加熱装置を用いた、滅菌・殺菌工程から排出される有害ガス処理装置の具体例を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
１、１１、２１      混合部
１ａ、１１ａ      排ガス導入口
２、１２      予熱部
１２ａ、２１ａ      希釈ガス導入口
３      セラミックス粒子
４      筒状ヒータ
５、１５、２５      反応部
６、１６、２６      コイル状ヒータ
７、１７      還元ガス導入管
８、１８、２８      冷却部
１０      ガス加熱装置
２２      加熱部
３０      セラミックスヒータ
３１      セラミックス基材
３２、３２ａ、３２ｂ      発熱体
３３ａ、３３ｂ      ガラス層
３５      ヒータユニット
３６      枠体
３７      支持部材
【図１】
2004162963.tif 000003
【図２】
2004162963.tif 000004
【図３】
2004162963.tif 000005
【図４】
2004162963.tif 000006
【図５】
2004162963.tif 000007
【図６】
2004162963.tif 000008
【図７】
2004162963.tif 000009