水分發生供給裝置及水分發生用反應爐的製作方法
2023-10-24 19:31:52 2
專利名稱：水分發生供給裝置及水分發生用反應爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及主要在半導體製造裝置上使用的水分發生供給裝置及在該裝置上使用的水分發生用反應爐。更詳細地說，涉及通過將水分氣體在減壓狀態下供給下流側、以提高水分發生用反應爐內的內壓，可防止水分發生用反應爐內的氫自燃的減壓型水分發生供給裝置，和用散熱用的散熱片對水分生成反應產生的反應熱進行強制散熱，可在安全溫度區域內增加水分生成量的散熱式水分發生用反應爐。
背景技術：
例如，在半導體製造中用水分氧化法形成矽的氧化膜時，往往在標準狀態下需要1000cc/min以上的超高純度水。為此，本專利申請人以前開發了圖5和圖6所示構造的水分發生用反應爐，該發明已經公開。
即圖5所示的反應爐主體1是將具有原料氣體供給用接頭9的入口側爐主體部件2和具有水分氣體取出用接頭12的耐熱性出口側爐主體部件3相向地組合而成的。在該反應爐主體1的內部，入口側反射體8和出口側反射體11分別與上述原料氣體供給通路7和水分氣體出口通路10相對向進行配置，並用螺栓5固定。
在出口側爐主體部件3的內壁面上形成鍍鉑催化劑層13。在入口側爐主體部件2的內壁面和各反射體8、11的外壁面上形成由後述的TiN等氮化物構成的隔離薄膜13a。
上述鍍鉑催化劑層13，是在出口側爐主體部件3的內壁面上所形成的由TiN等氮化物構成的隔離薄膜13a的上面用蒸鍍方法或離子鍍方法等鍍上鉑薄膜13b而形成的。
另外，上述圖6所示的反應爐主體1，在反應爐主體1的內部沒有比較厚的一片反射體22，並且在出口側爐主體部件3的內周面上形成由隔離薄膜13a和鉑薄膜13b構成的鍍鉑催化劑層13。
在入口側爐主體部件2的外表面和反射體22的外表面上，與圖5的情況一樣只設有隔離薄膜13a，不形成鉑薄膜13b。這是為了防止因入口側爐主體部件2和反射體22的表面起催化劑作用，使O2與H2發生反應而引起局部溫度上升。
參照圖5，通過原料氣體供給通路7向反應爐主體1的內部供給的原料氣體、即氫氣和氧氣由於入口側反射體8和出口側反射體11的存在而在內部空間6內擴散，與鍍鉑催化劑層13相接觸。與鍍鉑催化劑層13接觸的氧氣和氫氣因鉑的催化劑作用而使反應性提高，成為所謂基因化狀態。基因化的氫氣和氧氣在比氫氣混合氣體的著火溫度低的溫度下瞬間發生反應，不進行高溫燃燒而生成水分。該水分氣體通過水分氣體出口通路10供給下流側。
同樣，在圖6所示的反應爐主體1中，通過原料氣體供給通路7向反應爐主體1的內部供給的原料氣體、即氫氣和氧氣與反射體22碰撞而在內部空間6內擴散。擴散的原料氣體、即氫氣和氧氣與鍍鉑催化劑層13接觸而成為基因化狀態，與上述一樣不進行高溫燃燒而瞬間發生反應，生成水分。
上述圖5和圖6等所示構造的反應爐主體1，其水分發生裝置的體積大大減小，而且在更高的反應性和應答性的條件下，可以在標準狀態下得到超過1000cc/min量的高純度水或高純度水與氧的混合氣體，這是在半導體製造技術領域中特別引人注目的裝置。
這些水分發生用的反應爐主體1的特徵是氫氣和氧氣在爐內不發生自燃的溫度範圍(例如400℃)內使用，只通過催化劑反應產生水分，這樣，安全地生成、供給高純度水分。
本發明者們為了提高利用上述催化劑反應發生水分時的催化劑反應效率，過去進行了許多開發，為了減少水分氣體中的殘留氫，對反應爐的構造進行了改進，提高了氫和氧的反應率。開發的技術如下使供給的氫流量逐漸增加，使氫和氧的反應效率提高，使殘留氫量減少，或者使開始供氫的時間比開始供氧的時間晚一些，同時使供氫的結束時間比供氧的結束時間早一些，以提高氫的反應效率。
結果，上述圖5和圖6所示結構的反應爐主體1具有這樣的特徵，即在高的催化劑反應效率下可以生成、供給殘留氫量幾乎接近於零的高純度的水分。
發明擬解決的課題但是，在半導體製造作業線上，在減壓下(例如數託)供給並處理水分的工序很多。在這種情況下，將從原料氣體供給通路7減壓後的氫和氧供給反應爐主體1時，氫的著火溫度降低，氫可能在反應爐內產生自燃現象。
圖7是在半徑7.4cm的球形容器中體積比為2∶1的H2-O2混合氣體的著火界限曲線。該曲線取自化學便覽基礎篇修改第3版(日本化學會編、丸善)II-406，縱座標表示混合氣體的全壓，橫座標表示著火溫度。
反應爐的內部溫度設定為400℃時，可以認為氫和氧的混合氣體之全壓減壓到數託。根據圖7，與壓力數託相對應的著火溫度約400℃。因此，在該條件下著火溫度接近於設定溫度，故在反應爐內氫自燃。若將設定溫度設定得更高，則確實會著火。
因此，隨著氫和氧的混合氣體的全壓降低，氫的著火溫度急劇地降低。在全壓高時，即使溫度設計為氫不著火的水平，當全壓降低時，會出現突然著火的現象。一旦在反應爐內著火，其火焰通過原料氣體供給通路7a向上流側倒流，在氫和氧的氣體混合部產生燃燒，這樣，會熔損、破壞配管，有使外部產生火災的危險。
另外，該水分發生用反應爐有下述缺點，即由水分生成反應是發熱反應，故所產生的反應熱會過度地加熱整個反應爐主體1和所產生的水蒸汽。例如，水蒸汽的產生量為1000cc/分時，由於自身發熱，水蒸汽溫度達400～450℃。如果使水分發生量進一步增加，則水蒸汽溫度超過450℃，接近氫氣和氧氣的著火溫度560℃，處於極危險的狀態。
為了避免這種危險，迄今為止在這種水分發生用反應爐上必須將水分發生量的上限控制在換算為標準狀態時為1000cc/分。作為增加水分發生量的對策，雖然也可增大反應爐主體1，但增大尺寸不僅使成本提高，而且使水分發生裝置大型化，或失去易使用性。
本發明是要解決上述的現有水分發生用反應爐的問題，這些問題是①降低氫和氧的混合氣體的全壓時，著火的危險性高，②增加水分發生量時，反應爐主體的溫度上升，著火的危險性大，故不能增加單位容積的水分發生量。
本發明的主要目的之一是提供一種安全的減壓型水分發生供給裝置，該裝置在如上所述的氫和氧的混合氣體的全壓降低的情況下可完全避免著火的危險性，由於實現減壓供給水分氣體，較高地保持水分發生用反應爐的內壓，完全可防止氫的自燃。
本發明的另一主要目的是提供一種散熱式水分發生用反應爐，該散熱式水分發生用反應爐促進水分發生用反應爐的外壁面的散熱，在如上所述的使水分發生量增加的情況下完全可避免著火的危險性，雖然是小型的，但可以發生大量水分。
發明內容
(減壓型水分發生供給裝置)如上所述，本發明的減壓型水分發生供給裝置應解決的課題有兩個，第1，可以以低壓將高純度的水分氣體供給下流側，第2，較高地保持水分發生用反應爐的內壓，較高地保持氫的著火溫度。這樣，使進行水分生成用的水分發生用反應爐的實際設定溫度與著火溫度之差增大而防止著火。
本發明者們為了解決上述課題，進行潛心研究的結果，構想了同時解決兩個課題的方法。即，將節流孔或閥門等減壓機構配置在水分發生用反應爐的下流位置上，則可以在水分發生用反應爐上以高壓狀態生成水分氣體，該水分氣體用減壓機構節流後以低壓狀態供給下流側。
例如，假設水分發生用反應爐的設定溫度為350℃。若將氫和氧的混合氣體的全壓調整到100～1000託後供給水分發生用反應爐，則根據圖7可知，其著火溫度為540～580℃。這樣，著火溫度與設定溫度之差達190～230℃，氫不可能自燃。較大地保持該溫度差，可防止氫著火，實現水分氣體的安全供給。
(散熱式水分發生用反應爐)本發明者們為了防止水分發生用反應爐的過度的自身加熱，進行潛心研究的結果，將多個散熱用散熱片立設在水分發生用反應爐的外壁面上，成功地抑制了過度的溫度上升。
結果是，在不擴大水分發生用反應爐的尺寸的情況下，可使水分發生量從1000cc/分增加到2000cc/分。另外，確認了對散熱用散熱片的表面進行氧化鋁膜加工，可以成功地使散熱用散熱片的熱輻射率提高，水分發生量可增加到2500cc/分。
即，本發明1的一種散熱式水分發生用反應爐，其特徵在於該散熱式水分發生用反應爐包括下述部分將入口側爐主體部件和出口側爐主體部件組合起來而形成有內部空間的反應爐主體；穿設在入口側爐主體部件上，將原料氣體導入內部空間的原料氣體供給通路；與該原料氣體供給通路連接的原料氣體供給用接頭；穿設在出口側爐主體部件上，從內部空間導出生成水的水分氣體出口通路；與該水分氣體出口通路連接的水分氣體取出用接頭；與氣體供給通路相向地配設在該反應爐主體的內部空間內的入口側反射體；與水分氣體出口通路相向地配設在上述內部空間內的出口側反射體；形成於上述出口側爐主體部件內壁面上的鍍鉑催化劑層；貼緊在上述出口側爐主體部件外壁面上的散熱片底板；立設在該散熱片底板上的多個散熱用散熱片；貼緊在上述出口側爐主體部件外壁面上的加熱器；貼緊在上述加熱器外壁面上的加熱器壓板；貼緊在上述加熱器壓板上的散熱片底板；立設在該散熱片底板上的多個散熱用散熱片，在400℃以下的溫度下，用於由氫和氧通過催化劑反應而發生水分氣體。
本發明2的一種散熱式水分發生用反應爐，其特徵在於該散熱式水分發生用反應爐包括下述部分將入口側爐主體部件和出口側爐主體部件組合起來而形成有內部空間的反應爐主體；穿設在入口側爐主體部件上，將原料氣體導入內部空間的原料氣體供給通路；與該原料氣體供給通路連接的原料氣體供給用接頭；穿設在出口側爐主體部件上，從內部空間導出生成水的水分氣體出口通路；與該水分氣體出口通路連接的水分氣體取出用接頭；配置在該反應爐主體的內部空間內的反射體；形成於上述出口側爐主體部件內壁面上鍍鉑催化劑層；貼緊在上述出口側爐主體部件外壁面上的散熱片底板；立設在該散熱片底板上的多個散熱用散熱片；貼緊在上述出口側爐主體部件外壁面上的加熱器；貼緊在上述加熱器外壁面上的加熱器壓板；貼緊在上述加熱器壓板上的散熱片底板；立設在該散熱片底板上的多個散熱用散熱片，在400℃以下的溫度下，用於由氫和氧通過催化劑反應而發生水分氣體。
本發明3的散熱式水分發生用反應爐，上述散熱用散熱片配置成以原料氣體供給用接頭或水分氣體取出用接頭為中心，大致成中心對稱或軸對稱形式。
本發明4所述的散熱式水分發生用反應爐，對上述散熱用散熱片的表面進行氧化鋁膜加工，使熱輻射率提高。
圖1是本發明減壓型水分發生供給裝置的實施形式的構造圖。
圖2是表示水分發生用反應爐壓力與N2氣體流量的關係之圖。
圖3是表示水分發生用反應爐壓力與H2-O2混合氣體流量的關係之圖。
圖4是表示圖3中的O2流量變化時未反應H2氣體濃度之圖。
圖5是表示水分發生用反應爐的一例的剖面圖。
圖6是表示水分發生用反應爐的另一例的剖面圖。
圖7是體積比為2∶1的H2-O2混合氣體的著火界限曲線。
圖8是本發明水分發生用反應爐的反應爐主體的縱向剖面圖。
圖9是本發明散熱體的俯視圖。
圖10是圖2的I-I線剖面圖。
圖11是將散熱體固定在入口側爐主體部件上的側視圖。
圖12是出口側爐主體部件的端面圖。
符號的說明BA為加熱區域，C為工藝室，F為過濾器，M為質量分析器，MFC1～MFC3為質量流量控制器，P1，P2為壓力檢測器，R為記錄器，RM為減壓機構，RP為真空泵，S1、S2為氫傳感器，SV為取樣閥門，V1～V11為閥門，WVG為水分發生用反應爐。1為反應爐本體，2為入口側爐主體部件，2a為凹部，3為出口側爐主體部件，3a為凹部，4為焊接部，5為安裝用螺栓，6為內部空間，7為原料氣體供給通路，8為入口側反射體，9為原料氣體供給用接頭，10為水分氣體出口通路，11為出口側反射體，12為水分氣體取出用接頭，13為鍍鉑催化劑層，13a為隔離薄膜，13b為鉑薄膜，14為散熱體，15為加熱器，16為加熱器壓板，17為散熱片底板，18為散熱用散熱片，19為接頭用透孔，20為切口部，21為螺栓安裝孔，22為反射體，P1～P5為溫度分布測定用熱電偶，P為調溫用熱電偶。
具體實施例方式
以下，根據附圖對本發明的各實施形式進行說明。
(減壓型水分發生供給裝置的實施形式)圖1是減壓型水分發生供給裝置的實施形式的構造圖。H2、O2、N2三種氣體由閥門V1、V4、V7進行有選擇地流入，用質量流量控制器MFC1、MFC2，MFC3進行流量控制，並通過閥門V3、V6、V9供給水分發生用反應爐WVG。閥門V2、V5、V8是排氣用閥門。
水分發生用反應爐WVG示於上述圖5、圖6或後述的圖8等，故省略其說明。在反應爐WVG中生成的水分氣體的壓力用壓力計P1進行計測，用記錄器R進行記錄。該水分氣體用減壓機構RM(圖1中節流孔)節流、減壓後，用氫傳感器S1、S2計測殘留氫，並且通過過濾器F後送入工藝室C。殘留氫量也記錄在記錄器R中。
另外，斜線所示的區域BA在140℃溫度下進行加熱，防止在管子內表面上吸附氣體。
從過濾器F送出的水分氣體通過取樣閥門SV後用質量分析器M進行成分分析。工藝室C例如是半導體製造裝置，通過閥門V10用真空泵RP抽真空，其內壓用壓力計P2進行計測。無用的氣體通過閥門V11排出。
進入質量流量控制器MFC1～MFC3的原料氣體的氣壓為2(kg/cm2G)，但進行流量調節的結果，這些流量中N2為1SLM，H2為0.2～1SLM，O2為0.5～1SLM。工藝室C的內壓用真空泵RP調整到1託。作為減壓機構RM使用的節流孔的直徑為0.6mm，水分發生用反應爐WVG的內部溫度設定為350℃。
圖2表示水分發生用反應爐壓力與N2流量的關係。使真空泵RP停止工作，打開閥門V11，便將工藝室C設定為大氣壓。在這種狀態下，只用N2淨化圖1的裝置。由圖2可知，使N2流量在1000～5000sccm範圍內增加時，反應爐壓力在約900～1900託的範圍內呈直線地增加。
由於配置了作為減壓機構的節流孔，因此使N2的流量增加時，因節流孔限制N2向下流側流通，N2滯留在反應爐內，故反應爐壓力增加。用N2使壓力增加，當然也可用其它混合氣體使壓力增加。
圖3表示水分發生用反應爐壓力與H2～O2混合氣體流量的關係。在圖1中，使真空泵RP動作，將工藝室C的壓力設定為1託。將H2流量固定為1000sccm，使O2流量增加到600～1500sccm。
與1000sccmH2反應的O2的化學計算的流量為500sccm，生成的水分氣體流量的理論值為1000sccm。但是，在實際反應時與理論值不同，H2少量殘留的結果，水分氣體比1000sccm稍少些。另外，流量增加時，使無不良作用的O2流量增加，以使H2-O2混合氣體的全壓增加。
由圖3可清楚地知道，使O2流量在600～1500sccm範圍內增加時，反應爐壓力約在400～740託的範圍內呈直線地增加。由圖6可知，若在該壓力範圍內，反應爐內的H2的著火溫度約為560℃，著火溫度與爐內設定溫度350℃相比，超過約210℃。因此，在反應爐內不會引起氫的著火。
圖4表示圖3中的O2流量變化時的未反應H2濃度。即使如圖3那樣在富氧條件下進行反應，未反應H2多，也是微量的，約為0.08％，而且通過本發明的減壓機構，反應爐內可以保持在高壓狀態。結果，由於著火溫度上升，可強有力地防止氫的著火，安全地生成水分。
圖1中使用節流孔作為減壓機構RM，但也可以使用閥門。由於用閥門，開口部是可變的，可以調節流量，可自由調節水分發生用反應爐內的壓力。另外，作為減壓機構RM，具有節流機構而可調整壓力的裝置、或產生壓力損失的裝置都可以使用，噴嘴、汾丘裡管、毛細管、過濾器等眾所周知的裝置都可以利用。
本發明不局限於上述實施例，在不脫離本發明的技術思想範圍內的各種變化例子、設計變更等，都包括在該技術範圍內。
(散熱式水分發生用反應爐的實施形式)圖8是本發明水分發生用反應爐的反應爐主體的縱向剖面圖，與上述圖5相同的部分用同樣的符號表示，對其構造進行簡單說明。
該反應爐主體1由以下部件構成入口側爐主體部件2，凹部2a，出口側爐主體部件3，凹部3a，焊接部4，安裝用螺栓5，內部空間6，原料氣體供給通路7，入口側反射板8，原料氣體供給用接頭9，水分氣體出口通路10，出口側反射體11，水分氣體取出用接頭12，鍍鉑催化劑層13，隔離薄膜13a，鉑薄膜13b，散熱體14，加熱器15及加熱器壓板16。
圖9是散熱體14的俯視圖，圖10是圖9的I-I線剖面圖。散熱體14是在散熱片底板17的表面上呈縱列狀地設置多個散熱用散熱片18而構成的。在散熱片底板的中央穿設有接頭用透孔19，該接頭用透孔19朝向一邊處設有切口部20。另外，在散熱片底板17的四個角部穿設有向爐主體部件2、3上安裝的螺栓安裝孔21。
散熱片底板17和散熱用散熱片18的形狀設成以接頭用透孔19為中心、大致呈中心對稱的形狀。
由於設有圖2的切口部20而不具備完全的中心對稱性，但利用這種大致的中心對稱性，散熱體14亦可發揮散熱特性的中心對稱性。
根據該中心對稱性，離中心等距離的直徑上的2點的溫度可設計成大致相同。如果入口側爐主體部件2和出口側爐主體部件3的散熱特性設成中心對稱，則空間部6內的溫度分布也可實現中心對稱，使水分生成反應中心對稱地均勻，可防止反應爐主體1內產生局部高溫的現象。即，可以防止氫氣和氧氣局部著火，提高水分發生用反應爐的安全性，延長使用壽命。
圖11是將散熱體14固定在入口側爐主體部件2上的側視圖，圖8與圖11的II-II線剖面圖相對應。
為將散熱體14固定在入口側爐主體部件2上，將原料氣體供給用接頭9插入接頭用透孔19內，使散熱片底板17貼緊在入口側爐主體部件2的外壁面上，然後通過螺栓安裝孔21用未圖示的螺栓擰緊。
為將散熱體14固定在出口側爐主體部件3上，通過加熱器15和加熱器壓板16、將水分氣體取出用接頭12插入接頭用透孔19內。然後，將散熱片底板17貼緊在加熱器壓板16上，通過螺栓安裝孔21用螺栓擰緊。
本發明者們為了提高散熱體14的熱輻射率，進行了種種研究，結果發現，對散熱用散熱片18進行氧化鋁膜加工，便可使熱輻射率提高。
一般，將在鋁或鋁合金的表面上形成氧化物薄膜的加工方法稱為氧化鋁膜加工，近年來也可以進行著色氧化鋁膜加工。但是，這些一般的氧化鋁膜加工是用於提高材料的耐蝕性和耐磨性，提高熱輻射率的效果是本發明者們發現的。
氧化鋁膜加工面積越大，越可改善散熱體14的散熱特性，故最好不僅散熱用散熱片18的表面、而且散熱片底板17的表面也進行氧化鋁膜加工。
本發明者們為了觀察帶有氧化鋁膜的散熱用散熱片和無氧化鋁膜的散熱用散熱片的散熱效果，加上無散熱用散熱片，對3種水分發生用反應爐進行了動作試驗。
圖12是出口側爐主體部件3的端面圖，在出口側主體上從中心開始按1cm的間隔打孔，在離內壁面1mm的位置上配置5根測溫用熱電偶P1-P5，測定下流側的空間部6的半徑方向上的溫度分布。另外，在離周邊3cm的位置上配置調溫用熱電偶P，該熱電偶用於測定下流側溫度，根據加熱器15的調溫設定溫度，便可知道溫度的偏差程度。另外，在與該熱電偶P相向的入口側爐主體部件2的位置上也對上流側的溫度進行測定。
水分發生條件設定為H2/O2＝10/6，在富氧條件下生成水分。這是由於在富氧條件下，水分生成率提高，可將未反應原料氣體控制得較少的緣故。測定結果示於表1。未列出熱電偶P1的測定溫度。
表1表1 水分發生用反應爐的溫度測定結果
由表1可知，下流側溫度與調溫設定的溫度基本一致，故用加熱器15進行的調溫設定有效地發揮作用。進行該調溫設定是為了將生成的水分作為水蒸汽送入後續裝置，作為一個例子，設定為300℃。另外上流側溫度比下流側溫度低，這表示在上流側、即入口側的空間部6內幾乎不發生水分生成反應。
在出口側的內部空間6內，利用鉑催化劑而進行水分生成反應，故內部空間6的溫度沿上下分布。離中心4cm位置上的熱電偶P4在P2～P5中顯示出最高溫，這意味著在該位置上水分發生或熱容易集中。這是由於水分發生量越大，在該位置上的自身發熱越大的緣故。這裡，水分發生量的單位用SLM，即標準狀態下的升/分。
假設水分發生用反應爐安全運轉的上限溫度為450℃，則可以將熱電偶P4為450℃以下的水分發生量確定為安全運轉區域的水分發生量。
因此，無散熱片時1SLM為水分發生量的上限，帶有無氧化鋁膜的散熱片時2SLM為水分發生量的上限，帶有具有硬質氧化鋁膜的散熱片時2.5SLM為水分發生量的上限。換句話說，與無散熱片時相比，只帶有散熱片時水分發生量可增加到2倍，帶有具有氧化鋁膜的散熱片時水分發生量可增加到2.5倍。
上述氧化鋁膜是厚度為20μm的硬質氧化鋁膜的場合，但在厚度為20μm的著色氧化鋁膜(黑色)的場合或厚度為5～50μm的硬質氧化鋁膜的場合下，熱電偶P2～P5的指示溫度差也在數℃範圍內是一致的。
表2是表示假設水分發生量為2.5SLM、改變氧化鋁膜的厚度和氧化鋁膜的種類的情況下水分發生反應爐的測溫結果。
表2表2 水分發生用反應爐的測溫結果(2)
總結以上情況，帶有散熱用散熱片，可獲得散熱效果，可實現溫度分布的低溫化。相反，可使水分發生量增加到約2倍。
另外，對散熱用散熱片進行氧化鋁膜處理，可提高熱輻射率，與無氧化鋁膜時相比，可降低約50℃。水分發生量約可增加到2.5倍，與氧化鋁膜的種類和厚度的關係不大。
表1的結果是配置成附圖所示的中心對稱的散熱用散熱片的情況，但配置成大致呈軸對稱的散熱用散熱片也可獲得同樣的效果。這裡，所謂軸對稱係指例如同心圓狀地配置散熱用散熱片的情況。軸對稱配置時上述的溫度分布也具有軸對稱性，可使水分生成的內部空間6內的溫度分布的均勻性提高。
本發明不限定於上述實施例和實施形式，在不脫離本發明技術思想範圍內的各種變形例子、設計變更等，均包含在其技術範圍內。
發明的效果根據權利要求1的發明，利用設在水分發生用反應爐的下流側的減壓機構，可將水分氣體減壓後供給下流側，並且可將反應爐的內壓保持得較高，故可確實地防止氫的著火，可以安全地實現穩定的水分供給。
根據權利要求2的發明，採用節流孔這一簡單的減壓機構，可實現減壓和防止著火，另外，採用閥門作為減壓機構的情況下，僅通過開閉動作便可對減壓和防止著火的程度可變地進行調整。
根據權利要求3和權利要求4的發明，利用鍍鉑催化劑層可以高效率地實現氫和氧的水分發生反應，可使水分氣體中含有的未反應氫量極少，可以與減壓機構一起進一步提高安全性。
根據權利要求5的發明，通過散熱用散熱片輻射水分生成熱，可降低反應爐主體內的溫度，並且可以增加水分生成量。
根據權利要求6的發明，利用加熱器使反應爐主體內部保持在適當溫度，這樣，可以將生成的水分作為穩定的水蒸汽流，導出並供給後續裝置。
根據權利要求7的發明，將散熱用散熱片配置成大致呈中心對稱或大致呈軸對稱形式，故可以使反應爐內的溫度分布呈中心對稱或軸對稱，可防止產生局部高溫現象，可以在反應爐主體內穩定且順利地進行水分生成。
根據權利要求8的發明，對散熱用散熱片的表面進行氧化鋁膜加工，使熱輻射率提高，因此，可進一步降低反應爐主體內部的溫度，從而可進一步增加水分生成量。
權利要求
1.一種散熱式水分發生用反應爐，其特徵在於該散熱式水分發生用反應爐包括下述部分將入口側爐主體部件和出口側爐主體部件組合起來而形成有內部空間的反應爐主體；穿設在入口側爐主體部件上，將原料氣體導入內部空間的原料氣體供給通路；與該原料氣體供給通路連接的原料氣體供給用接頭；穿設在出口側爐主體部件上，從內部空間導出生成水的水分氣體出口通路；與該水分氣體出口通路連接的水分氣體取出用接頭；與氣體供給通路相向地配設在該反應爐主體的內部空間內的入口側反射體；與水分氣體出口通路相向地配設在上述內部空間內的出口側反射體；形成於上述出口側爐主體部件內壁面上的鍍鉑催化劑層；貼緊在上述出口側爐主體部件外壁面上的散熱片底板；立設在該散熱片底板上的多個散熱用散熱片；貼緊在上述出口側爐主體部件外壁面上的加熱器；貼緊在上述加熱器外壁面上的加熱器壓板；貼緊在上述加熱器壓板上的散熱片底板；立設在該散熱片底板上的多個散熱用散熱片，在400℃以下的溫度下，用於由氫和氧通過催化劑反應而發生水分氣體。
2.一種散熱式水分發生用反應爐，其特徵在於該散熱式水分發生用反應爐包括下述部分將入口側爐主體部件和出口側爐主體部件組合起來而形成有內部空間的反應爐主體；穿設在入口側爐主體部件上，將原料氣體導入內部空間的原料氣體供給通路；與該原料氣體供給通路連接的原料氣體供給用接頭；穿設在出口側爐主體部件上，從內部空間導出生成水的水分氣體出口通路；與該水分氣體出口通路連接的水分氣體取出用接頭；配置在該反應爐主體的內部空間內的反射體；形成於上述出口側爐主體部件內壁面上鍍鉑催化劑層；貼緊在上述出口側爐主體部件外壁面上的散熱片底板；立設在該散熱片底板上的多個散熱用散熱片；貼緊在上述出口側爐主體部件外壁面上的加熱器；貼緊在上述加熱器外壁面上的加熱器壓板；貼緊在上述加熱器壓板上的散熱片底板；立設在該散熱片底板上的多個散熱用散熱片，在400℃以下的溫度下，用於由氫和氧通過催化劑反應而發生水分氣體。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的散熱式水分發生用反應爐，上述散熱用散熱片配置成以原料氣體供給用接頭或水分氣體取出用接頭為中心，大致成中心對稱或軸對稱形式。
4.根據權利要求1、權利要求2或權利要求3所述的散熱式水分發生用反應爐，對上述散熱用散熱片的表面進行氧化鋁膜加工，使熱輻射率提高。
全文摘要
本發明的目的是提供一種安全的減壓型水分發生供給裝置，該裝置減壓供給水分氣體，較高地保持水分發生用反應爐的內壓，這樣，可防止氫的自燃，本發明的另一目的是提供一種水分發生用反應爐，是通過對水分發生用反應爐高效率地進行冷卻，便可在不增大反應爐尺寸的情況下使水分發生量大幅度增加的水分發生用反應爐。因此，其特徵在於由水分發生用反應爐和減壓機構構成，其中水分發生用反應爐是由氫和氧通過催化劑反應而發生水分氣體；減壓機構設在該水分發生用反應爐的下流側，水分氣體通過該減壓機構減壓後供給下流側，與此同時較高地保持反應爐內的內壓。
文檔編號C01B5/00GK1516235SQ20041000334
公開日2004年7月28日 申請日期2000年7月21日 優先權日1999年8月6日
發明者大見忠弘, 池田信一, 皆見幸男, 川田幸司, 米華克典, 本井傅晃央, 平井暢, 森本明弘, 成相敏朗, 平尾圭司, 田口將暖, 中村修, 一, 典, 司, 弘, 晃央, 暖, 朗, 男 申請人:株式會社富士金, 大見忠弘