電氣安裝單元的製作方法

2023-09-16 16:31:00 2

本發明涉及一種電氣安裝單元，在該電氣安裝單元的內部設置有：控制各種氣體的提純裝置或回收裝置的操作面板、半導體繼電器與程序裝置等的控制設備，具體來說，本發明涉及一種電氣安裝單元，其用於防爆、並且具有耐爆結構，該電氣安裝單元用於防止因來自氣體提純裝置、氣體回收裝置的氫的洩漏而造成的單元內部的爆炸，即使在萬一於單元之外發生爆炸的場合，仍防止或抑止控制設備的損傷。

背景技術：

在過去，於半導體製造工藝中，高純度的氫氣和不活潑氣體作為氣氛氣體而大量地使用。對於這些氣體，因半導體的集成度的提高，要求雜質的濃度為極低濃度。

作為獲得高純度的氫氣的方法，人們知道有下述的方法，其中，將包含雜質的原料氫供給到由鈀合金的薄膜形成的氫分離膜，利用氫氣的選擇透過性，僅僅使氫透過，將其取出。這樣的用於氫提純的單元為下述的氫提純裝置，其中，比如，像專利文獻1～3所示的那樣，包括包含雜質的原料氫的導入口、與純氫的取出口、以及在該導入口和該取出口之間的氣體流路中設置鈀合金的薄膜。

另外，作為獲得高純度的不活潑氣體的方法，人們知道有下述的方法，其中，比如像專利文獻4、5所示的那樣，使包含雜質的不活潑氣體與鎳催化劑接觸、捕獲而去除作為雜質的氧，接著與合成沸石接觸，去除作為雜質的水和二氧化碳。在這樣的雜質氣體提純方法中，對於鎳催化劑和合成沸石，在去除一定量的雜質後，其去除能力消失，但是，在加熱條件下，使氫或氫與不活潑氣體的混合氣體流過填充有鎳催化劑和合成沸石的吸接筒，由此，氧作為水而與鎳催化劑脫離，水和二氧化碳相對合成沸石而脫離，可進行它們的再生。

此外，公開有下述方法，其中，像前述那樣，高純度地提純的各種氣體在用於半導體製造步驟之後，進行回收。比如，具有下述的氨和氫的回收方法，在該方法中，對從氮化鉀類化合物半導體的製造步驟排出的包含氨、氫、與氮的排氣，進行加壓處理和基於熱泵的冷卻處理，使包含於排氣中的氨液化，與氫和氮分離，回收氨，另外，使氨去除處理後的排氣中包含的氮被液化，與氫分離，回收氫。

專利文獻1：jp特開昭62—128903號公報

專利文獻2：jp特開平1—145302號公報

專利文獻3：jp特開平1—145303號公報

專利文獻4：jp特開平1—115806號公報

專利文獻5：jp特開平2—120212號公報

專利文獻6：jp特開2014—154792號公報

技術實現要素：

發明要解決的課題

在前述那樣的氫提純方法和惰性方法中，採用高溫(150～500℃)的氫，另外在氨和氫的回收方法中，對包含氫的高壓力的氣體進行處理。在進行處理的單元的周邊採用電氣安裝單元，在該電氣安裝單元的內部設置操作面板、半導體繼電器與程序裝置等的控制設備，但是，具有因故障、雷擊等，在半導體繼電器等中產生火花的危險。另外，在氣體提純裝置或氣體回收裝置中，即使在萬一氫洩漏而流入電氣安裝單元中，其濃度超過爆炸界限濃度的下限值的情況下，仍還具有於電氣安裝單元的內部，對氫點火、發生爆炸的危險。

在上述的控制設備中，特別是在程序裝置的內部設置各種氣體流量、閥的開閉等的控制程序、數據等的重要的資料，具有因丟失，造成重大的損失的危險。

於是，本發明要解決的課題在於提供一種具有防爆結構的電氣安裝單元，其中，針對上述那樣的氣體提純裝置或氣體回收裝置，即使在萬一發生氫的洩漏的場合，於單元內部仍不對氫發生點火；另外提供一種具有耐爆結構的電氣安裝單元，其中，該耐爆結構用於即使在於單元之外產生因氫而造成的爆炸的情況下，仍可減少控制設備的損傷。

用於解決課題的技術方案

作為為了解決上述課題而深入分析的結果，本發明人發現，程序裝置接納於耐爆結構的金屬容器的內部，並且具有空氣或不活潑氣體的導入口和排出口的壓力調節機構設置於單元的接納容器中，如果可將單元內部設定在高於周邊的氣體壓力，則在產生氫的洩漏的場合，可防止單元內部的氫的點火造成的爆炸，即使在於單元之外發生因為氫而造成的爆炸的情況下，仍可減少控制設備，特別是程序裝置的損傷，由此，得到本發明的電氣安裝單元。

即，本發明涉及一種電氣安裝單元，在該電氣安裝單元的內部設置有：控制氣體提純裝置或氣體回收裝置的操作面板、半導體繼電器與程序裝置，其特徵在於，該程序裝置接納於金屬容器中，該金屬容器具有設在該單元內部的耐爆結構，具有空氣或不活潑氣體的導入口和排出口的壓力調節機構設置在該單元的接納容器中。

發明的效果

在本發明的電氣安裝單元中，由於具有空氣或不活潑氣體的導入口和排出口的壓力調節機構設置於該單元的接納容器中，故通過將該單元內部設定為高於周邊的氣體壓力，即使在從設置於附近的氣體提純裝置等發生氫洩漏的情況下，其仍不會流入到該單元的內部。其結果是，在產生氫的洩漏的場合，可防止單元內部的氫的爆炸。另外，可減少以氫的洩漏為原因的單元之外的爆炸造成的操作面板、半導體繼電器與程序裝置等的控制設備的損傷。另外，由於程序裝置接納於設在該單元內部的具有耐爆結構的金屬容器中，故可特別減少損傷。

附圖說明

圖1為表示本發明的電氣安裝單元的一個例子的垂直方向結構的側視圖；

圖2為表示本發明的電氣安裝單元與氣體(氫)提純裝置的組合的一個例子的水平方向結構的俯視圖；

圖3為表示本發明的電氣安裝單元與氣體(不活潑氣體)提純裝置的組合的一個例子的水平方向結構的側視圖；

圖4為表示本發明的電氣安裝單元與氣體回收裝置的組合的一個例子的水平方向結構的側視圖。

具體實施方式

本發明用於電氣安裝單元，在該電氣安裝單元的內部設置有控制氣體提純裝置或氣體回收裝置的操作面板、半導體繼電器與程序裝置。

下面根據圖1～圖4，具體地對本發明的電氣安裝單元進行說明，但是，本發明不受到它們的限定。

另外，圖1為表示本發明的電氣安裝單元的一個例子的垂直方向結構的側視圖，圖2和圖3為表示本發明的電氣安裝單元與氣體提純裝置的組合的一個例子的水平方向結構的俯視圖，圖4為表示本發明的電氣安裝單元與氣體回收裝置的組合的一個例子的水平方向結構的側視圖。

本發明的電氣安裝單元像圖1所示的那樣，為下述的電氣安裝單元，在該電氣安裝單元的內部設置有控制氣體提純裝置或氣體回收裝置的操作面板2、半導體繼電器3與程序裝置4，該程序裝置4接納於設在該單元內部的具有耐爆結構的金屬容器5中，具有空氣或不活潑氣體的導入口6和排出口7與壓力調節器8的壓力調節機構設置在該單元的外壁9上。在本發明的電氣安裝單元中，通常設置控制電源斷路器10、加熱器溫度調節器11、安全屏障12、電源13、加熱器斷路器14。

對於具有用於本發明的電氣安裝單元的具有耐爆結構的金屬容器5，可列舉有下述的容器，該容器的比如頂面、底面與側面的結構材料具有厚度2～20mm的金屬板。作為金屬材料，可列舉錳鋼、鉻鋼、鉬鋼、不鏽鋼、鎳鋼、鈦鋼、鋁、銅等，但在它們中，從重量輕的方面來說，最好採用鋁。金屬容器5的形狀通常為立方體或長方體，但是並不限定於它們。金屬容器5比如為下述的容器，在該容器中，在上部具有可開閉的蓋，在關閉蓋的狀態具有非通氣性，通常該容器設置於單元的底側。

在本發明中，在程序裝置4的內部設置有：用於氣體提純裝置或氣體回收裝置的各種氣體流量、該裝置的閥的開閉等的控制程序、該裝置的各種數據等的重要資料，即使在萬一於單元之外發生氫造成的爆炸的情況下，仍不破壞它們的性能，可通過上述那樣的結構的金屬容器5而保護。另外，最好，在金屬容器5中接納有程序裝置4與加熱器斷路器14，在該加熱器斷路器14中，在平時流過較大的電流，在緊急時可安全地切斷流過加熱器的電流。

在本發明的電氣安裝單元中，像圖1所示的那樣，於接納容器9中設置空氣或不活潑氣體的導入口6和排出口7，在排出口7附近或排出口7的下遊側的任何的場所設置非通氣性金屬壁內的壓力調節器8。空氣或不活潑氣體的導入口6和排出口7通常設置於單元的內側的側壁上。作為壓力調節器8，如果可維持使單元內部的氣體壓力高於周圍的壓力的狀態，則沒有特別的限制，比如，可列舉有流量控制閥、安全閥、它們的組合等。另外，單元內部的氣體壓力通常維持在110～200kpa(abs)的範圍內。

構成本發明的電氣安裝單元的控制的對象的氣體提純裝置為氫的提純裝置、不活潑氣體的提純裝置，該不活潑氣體的提純裝置採用可通過包括氫的氣體的流通而再生的催化劑或吸接材料。

在本發明中，作為氫的提純裝置，可列舉圖2所示的那樣的提純裝置，該提純裝置由氫的提純筒16和熱交換器17構成。氫的提純筒16為下述的結構的提純筒16，在該結構中，比如對於一端封閉的多根鈀合金細管，在其另一端的開口部支承於管板上，接納於盒(cell)的內部，通過該鈀合金細管和管板，將盒的內部劃分為一次側空間(包含雜質的原料氫的供給側空間)和二次側空間(純氫的取出側空間)的兩個空間，在盒的外側設置加熱器。另外，作為其它的氫的提純裝置，可列舉下述的提純裝置，該提純裝置由填充有以鎳和/或氧化鎳為有效成分的催化劑的提純筒、與設置於其下遊側的填充有吸氣材料的提純筒構成。

另外，作為不活潑氣體的提純裝置，可列舉圖3所示的那樣的由不活潑氣體的提純筒16』和熱交換器17構成的提純裝置。對於不活潑氣體的提純筒16』，可列舉比如下述的提純筒，在該提純筒中填充有以鎳或銅為有效成分的催化劑和以合成沸石為有效成分的吸接材料。另外，作為其它的不活潑氣體的提純裝置，可列舉下述的提純裝置，該提純裝置由填充有以鎳和/或氧化鎳為有效成分的催化劑的提純筒、與設置於其下遊側的填充有吸氣材料的提純筒構成。

此外，在包含氧、水、二氧化碳等的雜質的不活潑氣體的提純方法中，對於以鎳或銅為有效成分的催化劑，在去除一定量的氧後，其去除能力消失，對於合成沸石，在去除一定量的水和二氧化碳後，其去除能力消失。但是，通過在加熱條件下，使氫或氫與不活潑氣體的混合氣體流過填充了上述催化劑和合成沸石的吸接筒，氧作為水而與催化劑脫離開，水和二氧化碳相對合成沸石脫離開，可進行它們的再生，為此採用氫。

構成本發明的電氣安裝單元的控制的對象的氣體回收裝置為下述的單元，該單元比如從由氮化鉀類化合物半導體的製造步驟排出的包含氨、氫與氮的排氣中，回收氨和/或氫。

在本發明中，作為氨回收裝置，像圖4所示的那樣，可列舉由氣體壓縮機18、熱泵式冷卻機19、製冷劑運送器20、壓力調節器21等構成的回收裝置。另外，作為氫回收裝置，不但有前述的單元，還可列舉有由不同於前述的氣體壓縮機、熱交換器、深冷分離器、壓力調節器等構成的回收裝置。

在採用前述那樣的回收裝置的回收方法中，由於對排氣進行加壓處理和加熱泵的冷卻處理，故該排氣中包含的氨發生液化，可與氫和氮分離，故可回收氨。另外，使氨去除處理後的排氣中包含的氮發生液化，可與氫分離，以回收氫。另外，在從氮化鉀類化合物半導體的製造步驟排出的排氣中，通常包含氫，其含量在10～40vol％的範圍內。

實施例

下面通過實施例具體地對本發明進行說明，但是，本發明不受到它們的限定。

實施例1

氣體提純裝置用的電氣安裝單元像下述那樣製作。

採用厚度為10mm的鋁製的金屬板製作金屬容器，該金屬容器具有橫向尺寸為25cm、高度為40cm、進深為18cm的長方體狀的外形，在上部設置可開閉的蓋。於該金屬容器的內側設置多個支架狀的支承體，該多個支承體用於保持機器類，在最上部設置加熱器斷路器(breaker)，在其下部設置程序裝置等。

在設置於不鏽鋼製的接納容器(橫向尺寸為30cm、高度為160cm、進深為22cm)的內側的側壁上的空氣或不活潑氣體的導入口和排出口用的連接孔中連接導入管和排出管，並且在排出口的附近設置流量控制閥和安全閥。接著，將半導體繼電器、控制電源斷路器(breaker)、加熱器溫度調節器，安全保持器等接納於上述接納容器中，將操作面板設置於該接納容器的前面，然後，通過電線將它們連接，完成電氣安裝單元。另外，上述半導體繼電器採用加熱器用高電流半導體閘流管。

在該電氣安裝單元中確認了下述情況，可從空氣或不活潑氣體的導入口導入空氣，並且通過流量控制閥控制從排出口排出的空氣的流量，可將單元內部的氣體壓力維持在130kpa(abs)。

標號的說明：

標號1表示電氣安裝單元；

標號2表示操作面板；

標號3表示半導體繼電器；

標號4表示程序裝置；

標號5表示具有耐爆結構的金屬容器；

標號6表示空氣或不活潑氣體的導入口；

標號7表示空氣或不活潑氣體的排出口；

標號8表示壓力調整器；

標號9表示接納容器；

標號10表示控制電源斷路器；

標號11表示加熱器溫度調節器；

標號12表示安全保持器；

標號13表示電源；

標號14表示加熱器斷路器；

標號15表示控制設備；

標號16表示氫的提純筒；

標號16』表示不活潑氣體的提純筒；

標號17表示熱交換器；

標號18表示氣體壓縮機；

標號19表示熱泵冷卻機；

標號20表示製冷劑運送器；

標號21表示壓力調整裝置。