(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被送流体が一方向に流される流路内に配置され、加圧流体を被送流体の流れの下流方向に噴出する流線形の外形を有するノズルと、前記流路外からこのノズルに加圧流体を供給する加圧流体供給装置とを備え、
前記ノズルと流路の内面との間にノズルの全周にわたって被送流体の通路が形成され、前記ノズルの内部に加圧流体供給装置に連通され、下流方向に開口する加圧流体噴出路と、これに連続してこれよりも大径に形成され、ノズルの下流側端面に開口する流体混合路と、この流体混合路に前記流路の上流側を連通させる吸入孔とが形成されてなり、
これら流体混合室におけるエジェクト作用とノズルの下流側端部におけるエジェクト作用との二重のエジェクト作用により、一層少量の加圧流体で一層多量の被送流体を上流側から下流側に流すようにしたことを特徴とする流体吸引及び／又は流体圧送装置。
【請求項２】
ノズルが耐熱性及び耐食性を有する金属、セラミックス、又はこれらの複合材料で形成されている請求項１に記載の流体吸引及び／又は流体圧送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型でありながらも少量の加圧流体を供給することにより多量の被送流体を流すことができるのであり、しかも、耐久性、耐熱性及び耐食性の優れた流体吸引及び／又は流体圧送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、流路内の被送流体に流れを与えるためには、所定の圧力で被送流体を収容した圧力容器の供給圧、ピストンポンプ、ロータリポンプなどのポンプの吐出圧あるいは吸引圧、ポンプの吸引圧、ポンプとポンプから吐出される圧力流体を所定の圧力で貯留する蓄圧器とを備えるコンプレッサの供給圧、遠心ファンで流れを形成するブロアの吐出圧あるいは吸引圧などが利用される。
【０００３】
即ち、流路の上流に接続された圧力容器の供給圧で被送流体を流路に圧入したり、流路の上流側に接続したポンプ、コンプレッサ、ブロアで被送流体を流路に圧入したり、流路の下流に接続した吸引ポンプで被送流体を吸引したり、流路の途中にポンプ、ブロア、吸引ポンプなどを介在させてその上流側の被送流体を吸入すると共に下流側に被送流体を圧入したり、これらを併用したりしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これら被送流体に流れを与える流体吸引及び／又は流体圧入装置のうち、ポンプ、コンプレッサ、ブロアなどにおいては、被送流体の流量がポンプ、コンプレッサ、ブロア、吸引ポンプなどの能力に依存するので、多量の被送流体を流通させる場合には必然的に能力の大きい、大型のポンプ、コンプレッサ、ブロアなどが用いられ、設備の設置容積が大きくなると共に設備費用が著しく高価になるという問題がある。
【０００５】
又、被送流体が高温流体である場合には、これらポンプ、コンプレッサ、ブロア、吸引ポンプなどの部品が高温にさらされて変形したり、熱疲労によって破損したりして耐久性や耐熱性が低下するという問題がある。
【０００６】
更に、被送流体がフッ化水素、塩化水素などの腐食性を有する成分を含む腐食性流体である場合には、これらポンプ、コンプレッサ、ブロア、吸引ポンプなどの部品が被送流体によって比較的短期間内に腐蝕され、機能が著しく低下したり、使用不能になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記の技術的課題を解決し、小型でありながらも少量の加圧流体を供給することにより多量の被送流体を流すことができるのであり、しかも、耐久性、耐熱性及び耐食性が優れている流体吸引及び／又は流体圧入装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る流体吸引及び／又は流体圧入装置においては、前記の目的を達成するため、被送流体が一方向に流される流路内に配置され、加圧流体を被送流体の流れの下流方向に噴出する流線形の外形を有するノズルと、前記流路外からこのノズルに加圧流体を供給する加圧流体供給装置とを備え、前記ノズルと流路の内面との間にノズルの全周にわたって被送流体の通路が形成され、前記ノズルの内部に加圧流体供給装置に連通され、下流方向に開口する加圧流体噴出路と、これに連続してこれよりも大径に形成され、ノズルの下流側端面に開口する流体混合路と、この流体混合路に前記流路の上流側を連通させる吸入孔とが形成されてなり、これら流体混合室におけるエジェクト作用とノズルの下流側端部におけるエジェクト作用との二重のエジェクト作用により、一層少量の加圧流体で一層多量の被送流体を上流側から下流側に流すようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、加圧流体供給装置から供給される加圧流体がノズルから被送流体の流れの中にその流れの下流方向に向けて噴出され、いわゆる、エジェクタ作用によって被送流体が下流側に吸引される結果、少量の加圧流体を供給することにより流路に多量の被送流体を流通させることができる。
【００１０】
又、高温及び／又は腐食性の被送流体が流される流路内にはノズルと加圧流体供給装置の端末配管とが配置されるに過ぎないので、これらを耐熱性及び／又は耐食性を有する素材で形成することによって耐久性や耐熱性更に耐食性を高めたり、或いは、部品を適宜交換することにより耐久性や耐熱性更に耐食性を高めることができる。
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において被送流体は流体であれば特に限定されず、その組成、温度、腐食性の有無などは問わない。又、被送流体の用途は特に限定されず、燃焼、化学処理用ガス、搬送キャリア、機械駆動などの他に種々の装置から大気中に放出される排ガスも含まれる。
【００１２】
燃焼用の被送流体としては、空気、気体燃料、液体燃料、空気と燃料との混合気などをその例として挙げることができ、その供給先としては塵埃焼却炉などの燃焼器、焼却炉の炉室、蒸気発生用ボイラー、暖房用ボイラー、内燃機関などをその例として挙げることができる。
【００１３】
化学処理用の被送流体は、化学処理の原因物質である反応性流体、化学反応を促進あるいは抑制する触媒性流体、反応性流体や触媒性流体を希釈する希釈用流体などに分類することができる。
【００１４】
前記反応性流体としては、例えば燃焼に用いる空気（酸素）、フッ化水素、塩化水素、ＮＯやＮＯ2などの含窒素酸性ガス、ＳＯ2やＳＯ3などの含硫黄酸性ガス等をその例として挙げることができる。又、化学処理を促進する触媒作用を有する触媒性流体としては、遷移金属や白金族の塩化物や酸化物更に硫酸塩等をその例として挙げることができるのであり、化学処理を抑制する触媒作用を有する触媒性流体としては、塩素と水素との反応における酸素や臭素、鉄触媒によるアンモニア分解反応における水素の作用などをその例として挙げることができる。更に希釈性流体としては、水、溶媒液、空気、不活性ガスなどをその例として挙げることができる。
【００１５】
本発明の被送流体を一方向に流すための流路の断面形状は特に限定されず、一般に使用されている矩形、正方形などの四角形、円形、楕円形などに形成すればよい。
【００１６】
又、流路内の被送流体の流れを形成する手段としては、本発明が、いわゆる、エジェクタ作用により流体に一方向の流れを形成する機能を有するので、本発明の吸入圧及び／又は吐出圧のみによってもよいが、圧力容器の供給圧、例えばピストンポンプ、ロータリポンプなどのポンプの吸引圧及び／又は吐出圧、コンプレッサの供給圧、ブロアの吸引圧及び／又は吐出圧などと本発明の吸入圧及び／又は吐出圧とを併用してもよい。
【００１７】
ノズルによって被送流体の流れの下流方向に噴出される加圧流体は被送流体よりも高圧に加圧された流体であれば特に限定されず、その組成は被送流体と同じであっても、異なっていてもよい。従って、腐食性の有無などは問われず、又、加圧流体の温度、供給圧、供給量などは用途及びその規模に応じて適宜設定すればよい。
【００１８】
更に、加圧流体の組成が被送流体のそれと異なる場合には、被送流体との反応性の有無も問わない。被送流体との反応性を有する加圧流体としては、有害物質を含む被送流体と反応して無害化する物質（例えば酸化剤、還元剤など）を含有する流体の他、被送流体と爆発的に反応する物質（例えば燃料）を含有するものなども含まれる。被送流体との反応性が無い加圧流体としては窒素、二酸化炭素、アルゴンなどの不活性ガスが代表的である。
【００１９】
この加圧流体を前記被送流体の流れの下流方向に噴出するノズルの外形は周囲の被送流体の流れをできるだけ乱さないように流線形の外形としている。
【００２０】
前記ノズルのノズル孔の形状は、特に限定されるものではなく、加圧流体を被送流体の流れの下流方向に噴出できるように形成してあればよく、例えば単純に流路内で被送流体の流れの下流方向に開口する流路断面が一定の筒孔状であってもよい。
【００２１】
本発明においては、エジェクト作用を高めるため、前記ノズルがその内部に下流側に開口する加圧流体噴出路と、これに連続してこれよりも大径に形成され、ノズルの下流側端面に開口する流体混合路と、この流体混合路に前記流路の上流側を連通させる吸入孔とを備えるように形成している。
【００２２】
この場合、加圧流体噴出路から噴出する加圧流体のエジェクト作用により、流路内の被送流体の一部が吸入孔を介して流体混合路に吸引され、加圧流体と混合されて流体混合路から流路に噴出する。そして、この加圧流体と被送流体との混合流体の流体混合路からの噴出により生じるエジェクト作用によって吸入路に流入しなかった被送流体が吸引され、下流側に圧送されることになる。つまり、いわば二重のエジェクト作用によって被送流体が上流側から下流側に吸引され、後述するように、加圧流体をノズルから噴出させることにより、その噴出量の３倍以上、好ましくは１０倍以上、特に好ましくは１５倍以上の被送流体としての排ガスを下流側に流すことができるようになるのである。
【００２３】
なお、ノズル孔の形状としては、上述のように流路断面が一様の筒孔状であってもよいが、噴出時の圧力変動をできるだけ小さくしてエジェクト作用を高めるために、少なくとも出口の近傍で出口に向かってダイバージェント、即ち、末拡がりに形成されることが好ましい。
【００２４】
前記ノズルの材質は、特に限定されず、使用条件によって適宜選択すればよい。従って、高温環境で使用されるノズルの場合には耐熱性及び高温における保形性の優れた金属（例えば、ステンレス鋼など）、セラミックスあるいはこれらの複合材を用いればよい。又、腐食性の被送流体あるいは加圧流体が用いられる場合には耐食性の優れた金属（例えば、ステンレス鋼など）、セラミックスあるいはこれらの複合材を用いればよい。
【００２５】
もっとも、高温及び／又は腐食による機能低下ないし機能喪失が生じる場合であっても、ノズルを交換することにより流体吸引及び／又は流体圧入装置としての機能を回復することが可能であり、これにより、長期間にわたって安価に機能維持を図ることができるのである。
【００２６】
前記加圧流体供給装置は、流体を所定の圧力に加圧して供給できるようにしてあればよく、例えば圧力容器、ピストンポンプ、ロータリポンプなどのポンプ、ブロア、コンプレッサなどで構成すればよい。
【００２７】
又、ノズルに接続される加圧流体供給装置の端末配管の一部分は高温及び／又は耐食性流体を流通する流路内に配置され、高温及び／又は腐食による機能低下ないし機能喪失が生じる場合が有るが、この場合には、端末配管を交換することにより機能を回復することが可能であり、これにより、長期間にわたって安価に流体吸引及び／又は流体圧入装置としての機能維持を図ることができる。
【００２８】
上述のように、本発明は、被送流体が一方向に流される流路内に配置され、加圧流体を前記被送流体の流れの下流方向に噴出するノズルと、前記送風路外からこのノズルに加圧流体を供給する加圧流体供給装置とを設けるので、ノズルから噴出される加圧流体のエジェクト作用により、流路内の被送流体を加圧流体の供給量よりも増量して下流側に流すことができる作用が得られる。
【００２９】
又、流路内に配置される部品としては、それ自体が回転したり往復したりすることがないノズルと加圧流体供給装置の端末配管とであるので、流路を流れる流体の熱や腐食によって容易に機能を喪失しないという作用が得られる。
【００３０】
更に、流路内に配置される部品を耐熱性及び／又は耐食性を有する素材で形成したり、交換したりすることにより容易に、かつ、安価に機能を維持できる作用を得ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明すれば、以下の通りである。
【００３２】
図２は半導体製造装置のブロック図であり、この半導体製造装置の本体１は、圧力容器からなる反応ガス供給源２から反応ガスを供給しながらシリコンウェハなどの半導体素材とドーピング材との間に電圧を印加することにより半導体の表面に不純物をドーピングするようにしている。又、本体１内にエアクリーナ３及び吸気ダクト４を介して大気を導入する一方、本体１内の排ガスを排ガス処理装置５を介して、大気中に放出するようにしている。
【００３３】
前記本体１と排ガス処理装置５とは排気ダクト６を介して連通させてあり、この排気ダクト６の途中に本発明の一実施例に係る流体吸引及び流体圧入装置７のノズル８が設けられる。
【００３４】
この流体吸引及び流体圧入装置７は、前記ノズル８の他に排気ダクト６外からこのノズル８に加圧空気を供給する加圧空気供給装置９を備え、前記ノズル８は、高温で反応性の排ガスに対する耐熱性及び耐食性に優れている例えばステンレス鋼で形成されている。
【００３５】
又、このノズル８は、図１の断面図に示すように、高能率に排ガスを流すために、その全周にわたって排気ダクト６の内周面から適当な間隔を置いて配置され、又、ノズル８及び加圧空気供給装置９の端末配管２３の交換を容易にするために、排気ダクト６の接続部１０に取付金具１１を介して固定される。
【００３６】
前記排気ダクト６の接続部１０の構造は特に限定されないが、両側の排気ダクト６の端部にフレア１２を形成し、両フレア１２の間に前記取付金具１１の周縁部とシール部材Ｓとを挟み、両フレア１１の外周に巻き付けたバンド１３を締めつける構造にしている。
【００３７】
前記取付金具１１は皿形に形成され、その中央部にノズル８の基端部１４が挿通されるランド１５を有し、このランド１５と周縁部とは周方向に適当な間隔を置いて配置された複数のフレーム１６により連結されている。又、これらフレーム１６の間には、上流側と下流側とを連通させる通気路１７が形成される。
【００３８】
前記ノズル８の基端部１４は段付円筒状に形成され、その段付面をランド１５の下流側面に受け止めさせるようにランド１５に挿通され、ランド１５の上流側から基端部１４に固定用ナット１８を螺締することにより取付金具１１に固定される。
【００３９】
前記ノズル８は基端部１４の他にこの基端部１４の下流側に連続するノズル部１９を有し、このノズル部１９の外形は、その周囲に形成される排ガスの流れをできるだけ乱さないように、上流側から順に半球面と先細りテーパ面とが連続するいわゆる、流線形に形成されている。
【００４０】
又、前記基端部１４内には円孔からなる加圧空気噴出路２０が形成され、ノズル部１９内にはこの加圧空気噴出路２０に連続して加圧空気噴出路２０よりも大径に形成され、かつ、ノズル８の下流側端面に開口する空気混合路２１と、この空気混合路２１に排気ダクト６の上流側を連通させる吸入孔２２とが形成されている。なお、この吸入口２２は周方向に当間隔を置いて４口形成されているが、３口以下の吸入口２２を形成しても、５口以上の吸入孔２２を形成しもよい。
【００４１】
又、前記空気混合路２１の出口側部分は、噴出時の圧力損失をできるだけ少なくするために、下流側に向かって末広がり（ダイパージェント）に形成されている。
【００４２】
排気ダクト６の上流側端部には加圧空気供給装置９の端末配管２３がユニオンナット２４により接続され、固定ナット１８内にはこの端末配管２３に加圧空気噴出路２０を連通させる通路２５が形成されている。
【００４３】
前記加圧空気供給装置９は、例えば大気を吸入して加圧し、制御可能な供給圧で加圧空気を供給するエアコンプレッサーを備え、任意に制御される所定の流量及び供給圧でノズル８に加圧空気を供給するようにしている。
【００４４】
この加圧空気供給装置９により、ノズル８に例えば４ｋｇ／ｃｍ2 の加圧空気を毎分２５０リットル供給すると、ノズル８内の加圧空気噴出路２０から空気混合路２１に噴出した加圧空気が、エジェクト作用により排気ダクト６の上流側の排ガスを吸入孔２２を介して空気混合路２１に吸引し、この空気混合路２１内に吸入された排ガスと混合されながらノズル８の下流側端面から排気ダクト６の下流側に向けて噴出される。そして、このノズル８の下流側端面から排気ダクト６の下流側に向けて噴出される混合気流のエジェクト作用によって、排気ダクト６の上流側で吸入孔２２に吸入されなかった排ガスが吸引され、ノズル８の下流側端面から噴出した混合気流と共に下流側に流される。この場合、下流側の流量は毎分３３７５リットル(１３．５倍)であり、毎分約３１２５リットルの排ガスが上流側から下流側に流されたことになる。
【００４５】
つまり、毎分２５０リットルの加圧空気を供給できる程度の大きさ及び能力のコンプレッサを用いることにより毎分約３１２５リットルの排ガスを流すことができるから、毎分約３１２５リットルの排ガスを流すコンプレッサよりも小型のコンプレッサを用いて装置を小型にすることができる結果、効率良く排ガスを流すことができる。又、これにより、吸引ポンプ５の負担を著しく大幅に軽減して、吸引ポンプを小型にすることができ、場合によっては吸引ポンプ５を省略することもできる。
【００４６】
又、耐熱性や耐食性が問題になる排気ダクト６内に配置されるノズル８及び加圧空気供給装置９の端末配管２３はそれ自体回転したり、往復したりしないので、変形したり、腐蝕しても容易にその機能が大幅に低下したり、喪失したりするには至らず、極めて長期間にわたって使用することができる。
【００４７】
更に、ノズル８や加圧空気供給装置９の端末配管２３が変形したり、腐蝕したりして機能が大幅に低下した場合には、これらの一方又は両方を交換することにより簡単に流体吸引及び流体圧入装置７の機能を回復させることができ、長期間にわたって流体吸引及び流体圧入装置７の機能を維持できる。
【００４８】
なお、図２に示すように、この半導体製造装置においては、装置休止時に本体１から反応ガスや排ガスが周囲に流出することを防止するために吸入ダクト３及び排ガス処理装置５の放出路にそれぞれ開閉弁２６，２７を介在させている。
【００４９】
図３に示す半導体製造装置においては、本体１に反応ガス循環路２８が設けられると共に、この反応ガス循環路２８に本発明の流体吸引及び流体圧入装置７’のノズル８が設けられる。この場合、流体吸引及び流体圧入装置７’のノズル８は加圧空気供給装置として機能する圧力容器からなる反応ガス供給源２に開閉弁２９を介して接続され、本体１内の反応ガスの濃度が低下するとこの開閉弁２９を開弁して反応ガス供給源２からノズル８を介して反応ガス循環路２８に反応ガスを補充し、この補充に伴うエジェクタ作用により反応ガスを本体１と反応ガス循環路２８にわたって循環させることにより、短時間内に補充された反応ガスを本体１及び反応ガス循環路２８内の既存ガスに拡散させ、短時間内に本体１内の反応ガスの濃度調整が達成されるようにしている。
【００５０】
この半導体製造装置のその他の構成、作用ないし効果は前例のそれらと同様であるので、それらの詳細な説明は省略する。
【００５１】
図４に示す塵埃焼却装置においては、着火ないし燃焼維持用のバーナー３０に一次空気を供給する一次空気供給路３１の始端と、炉室３２内の塵埃の燃焼に必要な二次空気を供給する二次空気供給路３３の始端とにそれぞれ本発明に係る空気圧入装置７”のノズル８が設けられる。
【００５２】
これにより、一次空気量及び二次空気量の合計流量に比べて吐出能力が小さいコンプレッサを用いた流体圧入装置７”により効率良く一次空気がバーナー３０に、二次空気が炉体３２にそれぞれ供給される。
【００５３】
一次空気供給路３１のノズル８と二次空気を供給する二次空気供給路３３のノズル８とは、規模が大幅に異なるとはいうものの、それらはそれぞれ前２例の流体吸引及び流体圧入装置７，７’のノズル８と同様に構成されている。
【００５４】
なお、この実施例においては、塵埃焼却装置の構成を簡単にするために、２つのノズル８を１台の加圧空気供装置９に分岐管を介して接続しているが、各ノズル８をそれぞれ独立した加圧空気供装置９に接続してもよい。
【００５５】
この塵埃焼却装置の各流体圧入装置７”の作用ないし効果は、被送流体が大気であることを除けば、その作用ないし効果は本質的に前２例のそれらと同様であるので、
【００５６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、加圧流体供給装置から供給される加圧流体を被送流体が一方向に流される流路内にノズルで被送流体の流れの下流方向に噴出するので、被送流体の流量よりも能力が小さいポンプ、ブロア、コンプレッサ、吸引ポンプなどを用いて被送流体の所要の流量を得ることができ、小型ながらも効率良く流体を流すことができる効果が得られる。
【００５７】
又、流路内にはそれ自体回転したり、往復したりしないノズルとこれに接続される加圧流体供給装置の端末配管とだけが配置されるので、熱や腐蝕による機能低下ないし機能喪失を長期間にわたって防止でき、これにより耐久性が著しく高められる効果が得られる。
【００５８】
更に、このノズルやノズルに接続される加圧流体供給装置の端末配管を交換することにより簡単に、しかも、安価に機能を回復させて、流体吸引及び／又は流体圧入装置全体としての耐久性を一層高めることができる。
【００５９】
本発明において、特に、流線形の外形を有するノズルと流路の内面との間にノズルの全周にわたって被送流体の通路が形成され、前記ノズルの内部に加圧流体供給装置に連通され、下流方向に開口する加圧流体噴出路と、これに連続してこれよりも大径に形成され、ノズルの下流側端面に開口する流体混合路と、この流体混合路に前記流路の上流側を連通させる吸入孔とが形成されているので、流体混合室におけるエジェクト作用とノズルの下流側端部におけるエジェクト作用といわば二重のエジェクト作用により、一層少量の加圧流体で一層多量被送流体を上流側から下流側に流すことができる効果が得られる。
【００６０】
更に、本発明において、特に前記ノズルが耐熱性及び耐食性を有する金属、セラミックス、又はこれらの複合材料で形成された場合には、高温、腐食性の被送流体に対するノズルの耐久性が一層高められる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の断面図である。
【図２】図２は、本発明を用いた半導体製造装置の排ガス処理の構成図である。
【図３】図３は、本発明を用いた半導体製造装置の排ガス処理の構成図である。
【図４】図４は、本発明を用いた塵埃焼却装置の構成図である。
【符号の説明】
６  排気ダクト
７  流体吸引及び流体圧入装置
８  ノズル
９  加圧流体供給源
【図１】
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【図２】
0004002989.tif 000003
【図３】
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【図４】
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