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技術 除害機能付真空ポンプ

出願人 株式会社荏原製作所
発明者 中澤敏治杉浦哲郎川村興太郎篠原豊司京谷敬史石川敬一柏木誠司鈴木康彦荒井秀夫
出願日 2013年5月30日 (6年9ヶ月経過) 出願番号 2013-114275
公開日 2014年12月11日 (5年3ヶ月経過) 公開番号 2014-231822
状態 特許登録済
技術分野 圧縮機、真空ポンプ及びそれらの系 回転型圧縮機の応用細部 廃棄物の焼却(5)
主要キーワード 運転タイミング ユーティリティ設備 インターフェースボックス 排気系機器 配管ヒーター 希釈ユニット 接続用配管 電源部品
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年12月11日)のものです。
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図面 (11)

課題

排ガス許容濃度以下までに処理するために、除害部のカスタマイズ仕様に応じて変更)を行う必要がなく、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、リードタイム削減を図ることができ、さらに安全許容濃度にあわせて最低限の仕様を提供することによって、最小限のイニシャルコスト運用コストで除害機能付真空ポンプを提供する。

解決手段

真空ポンプ1の排気口に、真空ポンプ1から排出された排ガスを処理して無害化する除害部10を付設した真空ポンプ1であって、排ガスの処理形式および/または排ガスの処理量が異なる除害部を複数種類用意し、真空ポンプ1から排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて複数種類の除害部10から1又は複数の除害部10を選定し、選定された除害部10を真空ポンプ1の排気口に接続した。

概要

背景

半導体デバイス液晶パネルLED、太陽電池等を製造する製造プロセスにおいては、真空排気されたプロセスチャンバ内プロセスガスを導入してエッチング処理CVD処理等の各種処理を行っている。これらエッチング処理やCVD処理等の各種処理を行うプロセスチャンバ真空ポンプによって真空排気されている。また、プロセスチャンバおよびプロセスチャンバに接続されている排気系機器は、クリーニングガスを流すことによって定期的に洗浄している。これらプロセスガスやクリーニングガス等の排ガスは、シラン系ガス(SiH4,TEOS等)、ハロゲン系ガス(NF3,ClF3,SF6,CHF3等)、PFCガス(CF4,C2F6等)などを含み、人体に悪影響を及ぼしたり、地球温暖化の原因になる等の地球環境に悪影響を及ぼすので、大気にそのまま放出することは好ましくない。そこで、これらの排ガスを真空ポンプの下流側に設置された排ガス処理装置によって無害化処理を行った後に大気に放出している。

概要

排ガスを許容濃度以下までに処理するために、除害部のカスタマイズ仕様に応じて変更)を行う必要がなく、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、リードタイム削減をることができ、さらに安全許容濃度にあわせて最低限の仕様を提供することによって、最小限のイニシャルコスト運用コストで除害機能付真空ポンプを提供する。真空ポンプ1の排気口に、真空ポンプ1から排出された排ガスを処理して無害化する除害部10を付設した真空ポンプ1であって、排ガスの処理形式および/または排ガスの処理量が異なる除害部を複数種類用意し、真空ポンプ1から排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて複数種類の除害部10から1又は複数の除害部10を選定し、選定された除害部10を真空ポンプ1の排気口に接続した。

目的

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、排ガスを許容濃度以下までに処理するために、除害部のカスタマイズ(仕様に応じて変更)を行う必要がなく、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、リードタイム削減を図ることができ、さらに安全許容濃度にあわせて最低限の仕様を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

真空ポンプ排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、排ガスの処理形式および/または排ガスの処理量が異なる除害部を複数種類用意し、前記真空ポンプから排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて前記複数種類の除害部から1又は複数の除害部を選定し、前記選定された除害部を前記真空ポンプの排気口に接続したことを特徴とする除害機能付真空ポンプ。

請求項2

前記真空ポンプは、一台の真空ポンプから構成されるか、あるいは直列および/または並列に接続された複数台の真空ポンプから構成されることを特徴とする請求項1記載の除害機能付真空ポンプ。

請求項3

前記除害部は、一台の除害部から構成されるか、あるいは直列および/または並列に接続された複数台の除害部から構成されることを特徴とする請求項1または2記載の除害機能付真空ポンプ。

請求項4

前記真空ポンプおよび前記除害部に供給する冷却水および/または不活性ガスは、共通のユーティリティ設備から供給可能であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の除害機能付真空ポンプ。

請求項5

前記不活性ガスは、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて加熱された後に前記真空ポンプに供給されることを特徴とする請求項4記載の除害機能付真空ポンプ。

請求項6

前記共通のユーティリティ設備は、燃料および空気を燃焼式の前記除害部に供給可能であることを特徴とする請求項4記載の除害機能付真空ポンプ。

請求項7

前記共通のユーティリティ設備は、携帯可能なボンベから燃料を供給可能であることを特徴とする請求項6記載の除害機能付真空ポンプ。

請求項8

前記除害部で排ガスを無害化処理した後に、処理後のガスを、設置先にある排気ダクト直接排出するようにしたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の除害機能付真空ポンプ。

請求項9

前記除害部で排ガスを無害化処理した後に、処理後のガスを、スクラバに排出するようにしたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の除害機能付真空ポンプ。

請求項10

前記真空ポンプと前記除害部とを一括して制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の除害機能付真空ポンプ。

請求項11

排ガスを処理して無害化する除害部を一台または複数台備え、前記一台または複数台の除害部の全体を制御する制御部を備え、前記制御部は、設置先の装置に設けられた制御部と送受信可能であるとともに設置先の監視ステムに前記一台または複数台の除害部のステータス信号出力可能であることを特徴とする除害部。

技術分野

0001

本発明は、半導体デバイス液晶LED等を製造する製造装置排気系システムに用いられる真空ポンプ係り、特に製造装置のチャンバ排気するための真空ポンプにチャンバから排出された排ガスを処理して無害化するための除害機能を付加した除害機能付真空ポンプに関するものである。

背景技術

0002

半導体デバイス、液晶パネル、LED、太陽電池等を製造する製造プロセスにおいては、真空に排気されたプロセスチャンバ内プロセスガスを導入してエッチング処理CVD処理等の各種処理を行っている。これらエッチング処理やCVD処理等の各種処理を行うプロセスチャンバは真空ポンプによって真空排気されている。また、プロセスチャンバおよびプロセスチャンバに接続されている排気系機器は、クリーニングガスを流すことによって定期的に洗浄している。これらプロセスガスやクリーニングガス等の排ガスは、シラン系ガス(SiH4,TEOS等)、ハロゲン系ガス(NF3,ClF3,SF6,CHF3等)、PFCガス(CF4,C2F6等)などを含み、人体に悪影響を及ぼしたり、地球温暖化の原因になる等の地球環境に悪影響を及ぼすので、大気にそのまま放出することは好ましくない。そこで、これらの排ガスを真空ポンプの下流側に設置された排ガス処理装置によって無害化処理を行った後に大気に放出している。

先行技術

0003

特許第3305566号公報

発明が解決しようとする課題

0004

半導体デバイス、液晶パネル、LED、太陽電池等を製造する製造プロセスでは、種々のプロセスガスやクリーニングガス等が用いられている。これら種々のプロセスガスやクリーニングガス等の排ガスを処理する排ガス処理装置は、以下に列挙するような問題がある。
1)半導体製造プロセスで使用されるガスの種類(反応)およびガスの流量に応じ、装置の仕様を各ユーザープロセス毎製作し、装置の評価を実施し市場投入している。この場合、排ガスを許容濃度以下までに処理するために、処理部・冷却部、紛体捕集部等のカスタマイズ(仕様に応じて変更)を行っている。そのため、各ユーザー、プロセス毎に装置の設計、製作および評価が必要となり、多大な労力を要するとともに装置コストが上昇する。

0005

2)プロセス装置は、一般的に1つあるいは複数のプロセスチャンバで構成されており、各プロセスチャンバに対して、ドライ真空ポンプが1台(あるいは複数台)接続され、それらのドライ真空ポンプのそれぞれの排気ラインが排ガス処理装置に接続されている。このため、排ガス処理装置は、複数のプロセスチャンバの排ガス処理を実施することになり、複数のプロセスチャンバは、チャンバごとにレシピが異なるため、使用するガスの種類、ガスを流すタイミングが異なる。したがって、排ガス処理装置に流入するガスの種類、ガス量のパターンを考慮すると無数の組み合わせが存在し、装置はこれら全ての組み合わせに対応可能な処理性能が求められ、過剰性能(オーバースペック)になる。

0006

3)複数のチャンバで運用されている装置から排ガスが排ガス処理装置に流入するため、排ガス処理装置の処理能力は、使用条件に左右される。そのため、使用条件にあわせて、もしくは想定される使用条件を網羅した排ガス処理装置のハードウェア設定・ユーティリティ設定・ソフト設定の選定を行う必要があり、レシピ変更、プロセス変更に対して柔軟且つ迅速な対応が難しい。

0007

4)排ガス処理装置は、複数のチャンバを一つの除害装置でまとめて処理する仕様が一般的であり、この場合、排ガス処理装置の大型が避けられない状況にある。排ガス処理装置の大型化によって、工場設置場所都合で、排ガス処理装置はドライ真空ポンプとある程度の距離を隔てたところに設置されるケースが多い。生成物が発生するようなプロセスの場合、排気ラインが長いと生成物が堆積するケースが多く、排気ラインのメンテナンスが必要で、プロセス装置のダウンタイムに影響する。生成物の堆積は、ドライ真空ポンプの背圧上昇を引き起こし、ポンプトラブルの一因となる。

0008

5)昇華生成物の発生抑止を目的として、排気ラインの配管ヒーター施工する必要があり、ヒーターのイニシャルコストランニングコストインストール作業時間に影響する。排気ラインのメンテナンス時のヒーターの復旧もプロセスダウンタイムに影響する。

0009

6)配管に施工されるヒーターは、一般的にヒーターの内部にヒーター線が組み込まれたジャケットタイプのヒーターが使用されるが、制御に必要な温度のモニターは、ヒーター線あるいは加熱対象部品表面に設置された熱電対によって行われる。一点での温度制御は、加熱対象の温度分布ムラが避けられず、これを極力均一化するには、測定結果フィードバック再製作等の設計労力が大きい。また、長い配管に対してヒーター施工を行う場合、温度均一化を目的としてヒーターの細分化等が一般的に必要であり、結果としてヒーターの複雑な個別制御配線の複雑化が生じる。そのため、インストール作業労力の増大とイニシャルコスト等が増加する要因ともなる。

0010

7)プロセスチャンバを排気するドライ真空ポンプと排ガス処理装置とは、それぞれ単体での制御を行っている。すなわち、運転のON/OFF燃焼モード切り替えインターロック等はドライ真空ポンプと排ガス処理装置でそれぞれ製造装置と各々個別で信号のやりとりを行っている。そのため、ドライ真空ポンプと排ガス処理装置個々に対して入出力信号を管理する必要がある。また、ドライ真空ポンプと排ガス処理装置の運転管理のために、それぞれ個別のモニターを行っている。そのために、ドライポンプと排ガス処理装置各々で装置と連動したプロトコル構築する際に、製造装置側の制御のハード/ソフト設計が複雑になるだけでなく、構成される配線も複雑となり、製造装置の設計工数の増大が生じる。その結果、イニシャルコストの増加だけでなく、検証時間の増大の要因となる。

0011

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、排ガスを許容濃度以下までに処理するために、除害部のカスタマイズ(仕様に応じて変更)を行う必要がなく、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、リードタイム削減を図ることができ、さらに安全許容濃度にあわせて最低限の仕様を提供することによって、最小限のイニシャルコスト、運用コストで除害機能付真空ポンプを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

上述の目的を達成するため、本発明の除害機能付真空ポンプは、真空ポンプの排気口に、真空ポンプから排出された排ガスを処理して無害化する除害部を付設した真空ポンプであって、排ガスの処理形式および/または排ガスの処理量が異なる除害部を複数種類用意し、前記真空ポンプから排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて前記複数種類の除害部から1又は複数の除害部を選定し、前記選定された除害部を前記真空ポンプの排気口に接続したことを特徴とする。
本発明によれば、排ガスの処理形式が異なる複数種類の除害部を用意しておき、また、処理形式の異なる各除害部毎に排ガスの処理量が異なる除害部を複数個用意しておき、真空ポンプから排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて上記複数種類の除害部および/または排ガスの処理量が異なる複数の除害部から最適なものを選定し、真空ポンプと一体化される。したがって、排ガスを許容濃度以下までに処理するために、除害部のカスタマイズ(仕様に応じて変更)を行う必要がなく、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、結果としてリードタイム削減に寄与する。また、使用条件にあわせて、除害部の種類・個数組合せ構成で対応が可能である。

0013

本発明の好ましい態様によれば、前記真空ポンプは、一台の真空ポンプから構成されるか、あるいは直列および/または並列に接続された複数台の真空ポンプから構成されることを特徴とする。
本発明によれば、真空ポンプは、一台のドライ真空ポンプから構成してもよいし、複数台のドライ真空ポンプを直列又は並列に接続して構成してもよい。これら一台又は複数台のドライ真空ポンプは、ルーツ型ドライ真空ポンプ、スクリュー型ドライ真空ポンプ、クロー型ドライ真空ポンプ、スクロール型ドライ真空ポンプなどからなる。

0014

本発明の好ましい態様によれば、前記除害部は、一台の除害部から構成されるか、あるいは直列および/または並列に接続された複数台の除害部から構成されることを特徴とする。
本発明によれば、1台又は複数台の真空ポンプと一台又は複数台の除害部とが接続される。本発明によれば、複数台の除害部を直列および/または並列の組合せで接続することにより一連の除害群を形成することができ、様々な種類のプロセス要求、複雑なプロセス要求に対応が可能となる。複数台の除害部は排ガスのガス量およびガス種に応じて、燃焼式、乾式、湿式固定式等の複数種の除害部を組み合わせて接続してもよいし、単一種の除害部を接続してもよい。

0015

本発明の好ましい態様によれば、前記真空ポンプおよび前記除害部に供給する冷却水および/または不活性ガスは、共通のユーティリティ設備から供給可能であることを特徴とする。
本発明によれば、前記真空ポンプおよび前記除害部に供給する冷却水および/または不活性ガスは、共通のユーティリティ設備から供給可能であるため、ユーティリティサイドラインの簡素化が実現できる。したがって、設計工数低減(ハード・ソフト)を図ることができる。また、除害部用にユーティリティラインを確保する必要が無く、ユーティリティ計画が簡単になり、イニシャルコストの低減となる。さらに、一つのモニターで、除害部と真空ポンプのユーティリティ状況の管理が可能なため、運用管理が容易となる。

0016

本発明の好ましい態様によれば、前記不活性ガスは、前記除害部における排ガスの無害化処理の際に発生する熱を用いて加熱された後に前記真空ポンプに供給されることを特徴とする。
本発明によれば、除害部において排ガスの無害化処理の際に発生した廃熱を利用してN2等の不活性ガスを加熱し、加熱された不活性ガスを真空ポンプに供給することができる。したがって、加熱された不活性ガスにより真空ポンプのパージを行うことができ、真空ポンプの内部に生成物が付着することを防止することができる。本発明によれば、不活性ガスを加熱するための専用のヒーターを設置する必要がなく、設計工数の削減、部品点数の削減に伴うリードタイム削減およびコスト削減を図ることができる。また、ヒーター用動力を必要とせず、省エネルギーを図ることができる。

0017

本発明の好ましい態様によれば、前記共通のユーティリティ設備は、燃料および空気を燃焼式の前記除害部に供給可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記共通のユーティリティ設備は、携帯可能なボンベから燃料を供給可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記除害部で排ガスを無害化処理した後に、処理後のガスを、設置先にある排気ダクト直接排出するようにしたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記除害部で排ガスを無害化処理した後に、処理後のガスを、スクラバに排出するようにしたことを特徴とする。

0018

本発明の好ましい態様によれば、前記真空ポンプと前記除害部とを一括して制御する制御部を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、制御部が真空ポンプの制御および除害部の制御を一括して行うように構成されているため、装置からのインターフェースを従来のように真空ポンプ用および排ガス処理装置用と区別して用意することが不要となる。メインの信号の窓口が真空ポンプとなることによって、装置側あるいは工場側の制御が簡略化される。真空ポンプの運転状態にあわせて、ポンプ制御部が除害部の制御を行うため、使用条件・使用環境にあわせて、除害部・真空ポンプのシンクロ運転、安全運転の実現が可能となる。真空ポンプの使用状況にあわせて、除害部の運転モードの最適化が図れる。

0019

本発明の除害部は、排ガスを処理して無害化する除害部を一台または複数台備え、前記一台または複数台の除害部の全体を制御する制御部を備え、前記制御部は、設置先の装置に設けられた制御部と送受信可能であるとともに設置先の監視ステムに前記一台または複数台の除害部のステータス信号出力可能であることを特徴とする。
既設の真空ポンプを備えた排気システムに本発明の除害部を接続する場合あるいは真空ポンプが必要とされない市場へ本発明の除害部を投入する場合等には除害部を単独制御する必要がある。本発明によれば、除害部が除害部の全体を制御する制御部を備えることにより、スタンドアロン型の除害部を構成することができる。スタンドアロン型の除害部により、ブロアと除害部の組合せや除害部単独での使用が可能となる。したがって、既設の真空ポンプを備えた排気システムにも除害部の投入が可能となる。

発明の効果

0020

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
(1)排ガスの処理形式が異なる複数種類の除害部を用意しておき、また、処理形式の異なる各除害部毎に排ガスの処理量が異なる除害部を複数個用意しておき、真空ポンプから排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて上記複数種類の除害部および/または排ガスの処理量が異なる複数の除害部から最適なものを選定し、真空ポンプと一体化される。したがって、排ガスを許容濃度以下までに処理するために、除害部のカスタマイズ(仕様に応じて変更)を行う必要がなく、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、結果としてリードタイム削減に寄与する。また、使用条件にあわせて、除害部の種類・個数の組合せ構成で対応が可能である。
(2)従来、排ガス処理装置は大型であったため、輸送、設置、取り外し、移設が容易ではなく、また複雑な制御を必要としたが、本発明の除害部によれば、小型でコンパクトな構成となり、部品点数が少なく、故障率の低減を図ることができる。故障した場合、現地予備の除害部の交換で対応が可能であり、プロセスダウンタイムの低減を図ることができる。メンテナンスも、現地で予備の除害部の交換で対応が可能であり、プロセスダウンタイムの低減を図ることができる。
(3)真空ポンプから排気される排ガスは、真空ポンプにおける圧縮熱により200℃程度まで加熱されており、この加熱された排ガスを排気管から直接に除害部に導入して無害化処理を行うことができる。したがって、排ガスを常温から暖める必要がなく、除害部における燃料使用量を削減することができ、省エネルギーを図ることができる。真空ポンプの排気管の内部を200℃程度まで加熱された排ガスが流れるので、排気管を配管ヒーター昇温する必要がない。したがって、配管ヒーターを設置しなくても済むため、省エネルギーを実現できる。
(4)除害部において排ガスの無害化処理の際に発生した廃熱を利用してN2等の不活性ガスを加熱し、加熱された不活性ガスを真空ポンプに供給することができる。したがって、加熱された不活性ガスにより真空ポンプのパージを行うことができ、真空ポンプの内部に生成物が付着することを防止することができる。本発明によれば、不活性ガスを加熱するための専用のヒーターを設置する必要がなく、設計工数の削減、部品点数の削減に伴うリードタイム削減およびコスト削減を図ることができる。また、ヒーター用の動力を必要とせず、省エネルギーを図ることができる。
(5)複数台の除害部を直列および/または並列の組合せで接続することにより一連の除害群を形成することができ、様々な種類のプロセス要求、複雑なプロセス要求に対応が可能となる。複数台の除害部は排ガスのガス量およびガス種に応じて、燃焼式、乾式、湿式、固定式等の複数種の除害部を組み合わせて接続してもよいし、単一種の除害部を接続してもよい。安全許容濃度にあわせて必要最低限の仕様を提供することによって、最小限のイニシャルコスト、運用コストが実現可能となる。除害部を並列に並べることで、一方の除害部の故障、メンテナンス時にはその他の除害部で対応が可能となり、プロセスダウンタイムをゼロにすることができる。
(6)ポンプ制御部が真空ポンプの制御および除害部の制御を一括して行うように構成されているため、装置からのインターフェースを従来のように真空ポンプ用および排ガス処理装置用と区別して用意することが不要となる。メインの信号の窓口が真空ポンプとなることによって、装置側あるいは工場側の制御が簡略化される。真空ポンプの運転状態にあわせて、ポンプ制御部が除害部の制御を行うため、使用条件・使用環境にあわせて、除害部・真空ポンプのシンクロ運転、安全運転の実現が可能となる。真空ポンプの使用状況にあわせて、除害部の運転モードの最適化が図れる。

図面の簡単な説明

0021

図1(a),(b),(c)は、本発明の除害機能付真空ポンプの構成例を示す模式的斜視図である。
図2(a)〜(e)は、本発明の除害機能付真空ポンプの他の構成例を示す模式的斜視図である。
図3は、複数のプロセスチャンバを排気するために、本発明の除害機能付真空ポンプを複数台設置する場合を示す模式的正面図である。
図4は、真空ポンプの除害部で発生した粉体を排気ダクトに直接排出できないときにスクラバを設置する場合を示す模式的正面図である。
図5(a)〜(e)は、円筒容器状の除害部が縦方向設置(図5(a)〜(d))又は横方向設置(図5(e))され、除害部の排ガス入口および除害部の排ガス出口が種々の方向に配置され、種々の接続形態に対応できる構成例を示す模式的斜視図である。
図6(a),(b)は複数台の除害部を直列および/または並列に接続し、一台または複数台の真空ポンプから排出される排ガスのガス量およびガス種に対応できるようにした構成を示す模式的斜視図である。
図7(a),(b)は、本発明の除害機能付真空ポンプのユーティリティの共通化の構成を示す模式図である。
図8は、本発明の除害機能付真空ポンプの制御部の構成を示す模式図である。
図9は、除害部に設置された除害部を単独制御する制御部の構成を示す模式図である。
図10は、本発明の除害機能付真空ポンプの除害部として好適な小型の燃焼式除害部を示す模式的断面図である。

実施例

0022

以下、本発明に係る除害機能付真空ポンプの実施形態について図1乃至図10を参照して説明する。なお、図1乃至図10において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図1(a),(b),(c)は、本発明の除害機能付真空ポンプの構成例を示す模式的斜視図である。
図1(a),(b),(c)に示すように、本発明の除害機能付真空ポンプは、真空ポンプ1の排気管1aに除害部10を付設した構成を備えている。真空ポンプ1は、一台のドライ真空ポンプから構成してもよいし、複数台のドライ真空ポンプを直列又は並列に接続して構成してもよい。これら一台又は複数台のドライ真空ポンプは、ルーツ型ドライ真空ポンプ、スクリュー型ドライ真空ポンプ、クロー型ドライ真空ポンプ、スクロール型ドライ真空ポンプなどからなり、これらドライ真空ポンプの構成は周知であるため、図示および説明を省略する。図1(a),(b),(c)では、真空ポンプ1は筺体Cを備えた形式の真空ポンプを例示している。除害部10は、全体として円筒状の容器として構成されている。また、各除害部が接続された場合、ドライポンプの制御部が除害部の種類を自動認識する。

0023

図1(a),(b),(c)において、真空ポンプ1と除害部10との配置関係はそれぞれ異なっており、図1(a)においては真空ポンプ1と除害部10は並置され、図1(b)においては除害部10は真空ポンプ1の下方に配置され、図1(c)においては除害部10は真空ポンプ1の上方に配置されている。図1(a),(b),(c)において、除害部10の種類は燃焼式、乾式、湿式、ヒーター式、フッ素固定式、触媒式プラズマ式、希釈ユニット式(ブロア、N2添加、Air添加)等がある。本発明は、排ガスの処理形式が異なるこれら複数種類の除害部10を用意しておく。また、処理形式の異なる各除害部10毎に排ガスの処理量が異なる除害部10を複数個用意しておく。本発明においては、除害部10は、真空ポンプ1から排出される排ガスのガス量およびガス種に応じて上記複数種類の除害部10および/または排ガスの処理量が異なる複数の除害部10から最適なものを選定し、真空ポンプ1と一体化されるようになっている。

0024

図1(a),(b),(c)において、真空ポンプ1の排気口と除害部10のガス導入口との間を接続する排気管1aの配管長は、500mm以下であり、200mm〜400mmに設定されている。また、排気管1aの排気口直径は、ドライ真空ポンプの背圧を考慮して15mm以上であり、16mm〜40mmに設定されている。なお、排気管1aは設けず、除害部10を真空ポンプ1の排気部直接接続してもよい。

0025

図2(a)〜(e)は、本発明の除害機能付真空ポンプの他の構成例を示す模式的斜視図である。
図2(a),(b)は、一台の真空ポンプ1の排気管1aを分岐して2つの除害部10,10を付設した構成の除害機能付真空ポンプを示す。
図2(a)に示す例においては、分岐した排気管1aを直接に2つの除害部10,10に接続しており、図2(b)に示す例においては、分岐した排気管1aにそれぞれ自動開閉(又は手動開閉)のバルブV1を配置することにより、各除害部10への排ガスの流入を制御できるようになっている。
図2(c),(d)は、二台の真空ポンプ1,1の排気管1a,1aをマニホールド2で連結し、マニホールド2に一台の除害部10を付設した構成の除害機能付真空ポンプを示す。
図2(c)に示す例においては、マニホールド2と除害部10とを接続しており、図2(d)に示す例においては、マニホールド2に二つの自動開閉(又は手動開閉)のバルブV2,V2を配置することにより、各真空ポンプ1から除害部10への排ガスの流入を制御できるようになっている。
図2(e)は、二台の真空ポンプ1の排気管1a,1aをマニホールド2で連結し、マニホールド2に三台の除害部10を付設した構成の除害機能付真空ポンプを示す。

0026

図1および図2に示すように、本発明によれば、一台または複数台の真空ポンプ1の排気口に直接にコンパクトな除害部10を設ける一体型のため、従来のように一台または複数台の排ガス処理装置とドライ真空ポンプ収納用ラックという構図での検討が不要となる。その結果、設計時間、検証時間の大幅な短縮が可能となり、結果としてリードタイム削減に寄与する。また、除害部10においては、個々のモジュール設計を行うことで、一つの除害部に必要な設計時間の短縮を図ることができる。さらに使用条件にあわせて、除害部10の種類・個数の組合せ構成で対応が可能である。各ドライ真空ポンプ(プロセスチャンバ)ごとにモジュール化された除害部を設置するため、チャンバごとの負荷率に対して柔軟な対応が可能となる。

0027

除害部10の開発時間の短縮によって、リードタイムの削減となる。製品標準化によって、各プロセスごとの処理実績等のデータベース化が容易である。除害部毎に性能が明確化されるため、除害部の型式・提案が容易となる。
除害部10の構造の簡素化によって、部品の共通化が図れる。したがって、製造リードタイムの削減、製造コスト削減を図ることができる。
除害部10の標準化が図れるため、除害部10の単体の安全規格ガイドラインへの適用・準拠が容易となる。

0028

従来、排ガス処理装置は大型であったため、輸送、設置、取り外し、移設が容易ではなく、また複雑な制御を必要としたが、本発明の除害部10によれば、小型でコンパクトな構成となり、部品点数が少なく、故障率の低減を図ることができる。故障した場合、現地で予備の除害部の交換で対応が可能であり、プロセスダウンタイムの低減を図ることができる。
メンテナンスも、現地で予備の除害部の交換で対応が可能であり、プロセスダウンタイムの低減を図ることができる。異常が起きた際に、除害部10を単独で工場・サービスセンター引取り調査が可能である。

0029

本発明によれば、真空ポンプ1から排気される排ガスは、真空ポンプ1における圧縮熱により200℃程度まで加熱されており、この加熱された排ガスを排気管1aから直接に除害部10に導入して燃焼による無害化処理を行うことができる。したがって、排ガスを常温から暖める必要がなく、除害部10における燃料使用量を削減することができ、省エネルギーを図ることができる。真空ポンプ1の排気管1aの内部を200℃程度まで加熱された排ガスが流れるので、排気管1aを配管ヒーターで昇温する必要がない。したがって、配管ヒーターを設置しなくても済むため、省エネルギーを実現できる。また、真空ポンプ1と除害部10とを接続する排気管1aの配管長が500mm以下であり、この部分での生成物の付着の防止も図ることができる。

0030

図3は、複数のプロセスチャンバを排気するために、本発明の除害機能付真空ポンプを複数台設置する場合を示す模式的正面図である。図3においては、真空ポンプ1の排気管1aに除害部10を付設した構成した本発明の除害機能付真空ポンプを記号VACを用いて示す。図3に示すように、複数台の除害機能付真空ポンプVACは、ポンプラック20に収納されている。真空ポンプVACの除害部10は、安全許容濃度にあわせて、最低限の仕様を提供することによって、最小限のイニシャルコスト、運用コストが実現可能となる。真空ポンプVACの除害部10の出口は、直接工場の排気ダクト21に接続されている。除害部10における処理で発生した粉体は、除害部10の排気の流速で飛ばし、排気ダクト21に排出する。

0031

図4は、真空ポンプVACの除害部10で発生した粉体を排気ダクト21に直接排出できないときにスクラバを設置する場合を示す模式的正面図である。図4に示すように、複数台の真空ポンプVACの除害部10の出口は接続用配管22を介してスクラバ23に接続されている。スクラバ23は、例えば、水スクラバから構成されている。そして、スクラバ23の出口は、排気ダクト21(図3参照)に接続されている。なお、スクラバに代えて、フィルタを設置してもよい。

0032

図1および図2に示すように、真空ポンプ1と除害部10とは、種々の姿勢で相互に接続される。また、1台又は複数台の真空ポンプ1と一台又は複数台の除害部10とが接続される。さらに、本発明においては、複数台の除害部10が直接又は並列で接続される場合もある。したがって、本発明で用いる除害部10は、排ガス入口10INおよび排ガス出口10OUTが種々の接続形態に対応できる構成であることが要求される。

0033

図5(a)〜(e)は、円筒容器状の除害部10が縦方向設置(図5(a)〜(d))又は横方向設置(図5(e))され、除害部10の排ガス入口10INおよび除害部10の排ガス出口10OUTが種々の方向に配置され、種々の接続形態に対応できる構成例を示す模式的斜視図である。図5(a)に示す例においては、除害部10の入口10IN(または出口10OUT)が除害部10の上部側面にあり、除害部10の出口10OUT(または入口10IN)が除害部10の下部側面にある。図5(b)に示す例においては、除害部10の入口10IN(または出口10OUT)が除害部10の下面にあり、除害部10の出口10OUT(または入口10IN)が除害部10の上面にある。図5(c)に示す例においては、除害部10の入口10IN(または出口10OUT)が除害部10の上面にあり、除害部10の出口10OUT(または入口10IN)が除害部10の下部側面にある。図5(d)に示す例においては、除害部10の入口10IN(または出口10OUT)が除害部10の下面にあり、除害部10の出口10OUT(または入口10IN)が除害部10の上部側面にある。図5(e)に示す例においては、除害部10の入口10INが一側面にあり、除害部10の出口10OUTが他側面にある。

0034

図6(a),(b)は複数台の除害部10を直列および/または並列に接続し、一台または複数台の真空ポンプ1から排出される排ガスのガス量およびガス種に対応できるようにした構成を示す模式的斜視図である。
図6(a)に示す例においては、複数台(図示例では三台)の除害部10が直列に接続されている。複数台の除害部10は接続配管11を介して接続してもよいし、接続配管11を無くして隣接する二つの除害部10のガス出口とガス入口を直接接続してもよい。
図6(b)に示す例においては、排ガスの流れ方向において除害部10の台数が次第に増加するように複数台の除害部10は接続配管11およびマニホールド12を介して直列および並列に接続されている。すなわち、除害部10は排ガスの流れ方向の上流側から下流側に向かって多段状に配置され、台数が一台、二台、三台と増加していき、これらの除害部10は上流側から下流側に直列に接続されている。また、各段にある複数の除害部10はマニホールド12によって並列に接続されている。

0035

図6(a),(b)に示すように、複数台の除害部10を直列および/または並列の組合せで接続することにより一連の除害群を形成することができ、様々な種類のプロセス要求、複雑なプロセス要求に対応が可能となる。複数台の除害部10は排ガスのガス量およびガス種に応じて、燃焼式、乾式、湿式、固定式等の複数種の除害部10を組み合わせて接続してもよいし、単一種の除害部10を接続してもよい。
安全許容濃度にあわせて必要最低限の仕様を提供することによって、最小限のイニシャルコスト、運用コストが実現可能となる。
除害部10を並列に並べることで、バックアップ運転の実現が容易となる。すなわち、一方の除害部10の故障、メンテナンス時にはその他の除害部10で対応が可能となり、プロセスダウンタイムをゼロにすることができる。
また、真空ポンプ1のオーバーホール周期へ合わせこむために除害部10を複数設置し、相互にバックアップする運用が可能となる。
納入後のプロセス仕様変更に対しても、除害部毎の設定値の変更が容易となり、特定の除害部の変更で対応が容易な場合もある。

0036

除害部10の単体の設計は不要、あるいは最小となり、レイアウト検討のみで済む。また、要求性能ごとに除害部10を標準化しているため、改造部品の製造が容易である。さらに、部品納期の短縮、改造要領の簡素化を図ることができる。
除害部毎に規格対応を行うため、新たな要求仕様に対して、規格の認証の検討、取得が不要となる。全ての配管が集合配管でなくてもよい。必要に応じて、配管部にバルブを設置してもよい。複数台の除害部10を直列や並列で接続する場合、除害部10の設置位置方向は自由に設定可能である。また、一台又は複数台の除害部10と制御盤13を組み合わせることによってスタンドアロンタイプの単体/複合除害システムも構築可能である。また、図6(a),(b)に示す構成に、補器類を適宜組み合せてもよい。

0037

次に、本発明の除害機能付真空ポンプのユーティリティについて説明する。図7(a),(b)は、本発明の除害機能付真空ポンプのユーティリティの共通化の構成を示す模式図である。
図7(a)に示す例においては、電源は真空ポンプ1に供給され、除害部10用の電源は真空ポンプ1から供給される。なお、真空ポンプ1に設置されるインターフェースボックスより除害部10に電源を供給してもよい。冷却水は、真空ポンプ1に供給されて真空ポンプ1を冷却した後に、除害部10に供給され、除害部10を冷却するようになっている。除害部10を冷却した冷却水は、ユーティリティ設備に戻るようになっている。また、真空ポンプ1の内部に生成物が付着することを防止するために、ユーティリティ設備からN2を真空ポンプ1に供給できるようになっている。除害部10が燃焼式除害部の場合には、ユーティリティ設備から燃料や酸化剤が除害部10に供給できるようになっている。燃料や酸化剤は、携帯可能なボンベによる供給も可能である。この場合、燃料供給ラインがない場所での燃焼式除害部の運用が可能となる。携帯可能なボンベは複列に設置可能で、運転中に、使用済みボンベの交換を可能とする。携帯可能なボンベから燃料や酸化剤を供給する場合には、圧力計Pを設けて残量検知圧力監視)を行うようにしてもよい。この場合、携帯可能なボンベの残量が一定の量よりも低下した場合、信号/ランプ/音によるアナウンス機能を可能とする。

0038

図7(b)に示す例においては、除害部10が燃焼式除害部、あるいは加熱酸化式除害部である場合、ユーティリティ設備からN2を除害部10に供給し、除害部10における排ガスの無害化処理によって発生した廃熱を利用してN2を加熱し、加熱したN2を真空ポンプ1に供給している。したがって、加熱されたN2ガスにより真空ポンプ1のパージを行うことができ、真空ポンプ1の内部に生成物が付着することを防止することができる。本発明によれば、N2ガスを加熱するための専用のヒーターを設置する必要がなく、設計工数の削減、部品点数の削減に伴うリードタイム削減およびコスト削減を図ることができる。また、ヒーター用の動力を必要とせず、省エネルギーを図ることができる。パージ用のガスとしては、N2以外でも含有ガスと反応しない不活性ガスであればよく、例えば、He,Ar,Kr等の希ガスやCO2などでもかまわない。
なお、十分な温度が排熱で確保できない場合でも、ある程度温度上昇したN2をホットN2用のヒーターに投入できるため、常温から昇温させる場合よりも、ホットN2用のヒーターの負荷率を低減することができ、必要消費電力の削減に寄与する。図7(b)に示す例において、電源や冷却水等のその他のユーティリティは、図7(a)に示す例と同様に供給される。

0039

図7(a),(b)に示すように、N2と冷却水の供給ラインを真空ポンプ1と除害部10とをシリアル(直列)に接続することによって、ユーティリティサイドのラインの簡素化が実現できる。したがって、設計工数低減(ハード・ソフト)を図ることができる。また、除害部10用にユーティリティラインを確保する必要が無く、ユーティリティ計画が簡単になり、イニシャルコストの低減となる。さらに、一つのモニターで、除害部10と真空ポンプ1のユーティリティ状況の管理が可能なため、運用管理が容易となる。

0040

次に、本発明の除害機能付真空ポンプの制御部の構成を説明する。本発明の除害機能付真空ポンプは、一台または複数台の真空ポンプ1に一台または複数台の除害部10を付設した一体型の真空ポンプであるため、除害機能付真空ポンプの全体制御を真空ポンプ1に設けられた制御部により行うように構成されている。
図8は、本発明の除害機能付真空ポンプの制御部の構成を示す模式図である。図8に示すように、本発明の除害機能付真空ポンプは、真空ポンプ1の排気管1aに除害部10を付設した構成を備えており、真空ポンプ1にはポンプ制御部30が設けられている。ポンプ制御部30は、製造装置等にある制御部31と通信線等を介して送受信が可能になっている。また、ポンプ制御部30は、集中監視システム32に真空ポンプ1と除害部10のステータス信号を出力するようになっている。ポンプ制御部30は真空ポンプ1の制御および除害部10の制御を一括して行うように構成されており、ポンプの信号入出力の一部を除害部10に接続し、除害部10の運転制御およびステータス監視をポンプ制御部30で実施する。すなわち、ポンプ制御部30から除害部10の制御ボックス10aに運転・停止信号を出力し、制御ボックス10aからポンプ制御部30の除害部10のステータス信号を出力するように構成されている。ポンプの運転はリモート運転ローカル運転、COM運転のいずれでも対応可能になっている。真空ポンプ1の操作盤メインブレーカを設置するため、除害部10では必要最低限の電源部品で対応が可能となる。
ポンプ制御部30より真空ポンプ1の運転信号が出力されると、同時にポンプ制御部30から除害部10に運転信号が出力され、除害部10の運転が開始される。除害部10が燃焼式の場合には、パイロットバーナ着火を開始する。アイドル時は、除害部10の運転を停止する。ポンプ制御部30において、除害部10の運転タイミング設定変更が可能になっている。

0041

図8に示すように、ポンプ制御部30が真空ポンプ1の制御および除害部10の制御を一括して行うように構成されているため、装置からのインターフェースを従来のように真空ポンプ用および排ガス処理装置用と区別して用意することが不要となる。また、除害部10は、最小限の電装系で構成される。
また、メインの信号の窓口が真空ポンプ1となることによって、装置側あるいは工場側の制御が簡略化される。
ガスの種類や量によって除害部10の種類や数が選定される。その除害部10とポンプ制御部30が接続され、ポンプ制御部30が除害部10の種類や数を自動認識することも可能である。個別にポンプ制御部30で除害部10の種類と数を選択することも可能である。
真空ポンプ1の運転状態にあわせて、ポンプ制御部30が除害部10の制御を行うため、使用条件、使用環境にあわせた、除害部・真空ポンプのシンクロ運転、安全運転の実現が可能となる。
真空ポンプ1の使用状況にあわせて、除害部10の運転モードの最適化が図れる。ユーザー側で、除害部10の制御シーケンスの構築が不要となる。除害部10の設置の際、配線作業が不要となり、工数の低減となる。

0042

除害部10が燃焼式の場合、プロセス中においても各ステップで使用されるプロセスガスの種類に応じて、燃料や酸化剤の流量を調整し、燃焼モードを変更するケースがある。従来は、除害部に装置あるいはユーティリティ設備からの入力信号によって、モードの変更を行っている。本発明の形態の場合、ドライポンプの制御部に信号を入力し、除害部10の燃焼モードの変更を行う。
また、除害部10の信号を真空ポンプ1に対して有効活用することができる。例えば、燃焼除害の場合、一般的にCl2等のクリーニングガスを処理するためには、燃料・酸素を増加させて高温状態でガスを分解させる必要がある。このクリーニングガス処理のための処理信号別途出力するケースがあるが、インターフェースを真空ポンプの制御部に統合した場合、ポンプ部品腐食対策として、前記処理信号を希釈N2の増量信号として活用することができる。これにより、真空ポンプの寿命延長を図ることができる。
真空ポンプ1の状態監視モニターに、除害部10のステータス表示がされるため、運用が容易となる。マスターの真空ポンプ1に表示されるステータスだけで一括管理が可能になり、除害・ポンプの異常をユーザーが一括でモニター可能になる。
また、真空ポンプ1と除害部10の統合された情報の収集が可能であるため、問題発生時の真空ポンプ1と除害部10の状態が把握でき、問題分析が容易となり、改善対応の時間短縮を図ることができる。

0043

既設の真空ポンプを備えた排気システムに本発明の除害部10を接続する場合あるいは真空ポンプが必要とされない市場へ本発明の除害部10を投入する場合等には除害部10を単独制御する必要があるため、除害部10を単独制御する制御部が必要となる。
図9は、除害部10に設置された除害部10を単独制御する制御部の構成を示す模式図である。図9に示すように、除害部10には制御ボックス10aが設けられている。制御ボックス10aは、製造装置等にある制御部31と通信線等を介して送受信が可能になっている。また、制御ボックス10aは、集中監視システム32に除害部10のステータス信号を出力するようになっている。
図9に示すように、除害部10が除害部10の全体を制御する制御ボックス10aを備えることにより、スタンドアロン型の除害部10を構成することができる。スタンドアロン型の除害部10により、ブロアと除害部10の組合せや除害部10単独での使用が可能となる。したがって、既設の真空ポンプを備えた排気システムにも除害部10の投入が可能となる。

0044

図10は、本発明の除害機能付真空ポンプの除害部として好適な小型の燃焼式除害部10を示す模式的断面図である。図10に示すように、除害部10は、全体として円筒状の容器として構成されている。円筒容器状の除害部10は、縦方向に配置され、その軸心垂直方向になるように配置されている。除害部10は、バーナにより火炎を形成して排ガスを燃焼させる燃焼室Sを形成する有底の円筒体41と、この円筒体41から所定間隔離間して円筒体41を包囲するように設けられた外筒42とを備えている。そして、円筒体41と外筒42との間には、N2ガス等の不活性ガスを保持して加熱する加熱室43が形成されている。N2ガス等の不活性ガスは、外筒42の上部にある入口ポートPINから加熱室43に流入して加熱されて外筒42の下部にある出口ポートPOUTから流出するようになっている。二重管構造の加熱室43は熱交換器を構成している。加熱された不活性ガスは真空ポンプ1に供給することができるようになっている。加熱室43において不活性ガスの温度は、真空ポンプ1の内部温度と略同一温度、例えば、190℃〜220℃に加熱されている。

0045

図10に示すように、除害部10の下部の周壁には、処理対象の排ガスを燃焼室内に導入するガス導入口10INが形成され、除害部10の上端には、処理後のガスを排出するガス出口10OUTが形成されている。除害部10には、燃焼室Sに空気を供給する複数の空気ノズル45と、燃焼室Sに燃料を供給する複数の燃料ノズル46とが設けられている。空気ノズル45は、除害部10の接線方向に対して所定角度をもって延びており、円筒体41の周壁の内周面に沿って旋回流を形成するように空気を吹き出すようになっている。燃料ノズル46も同様に除害部10の接線方向に対して所定角度をもって延びており、円筒体41の周壁の内周面に沿って旋回流を形成するように燃料を吹き出すようになっている。空気ノズル45および燃料ノズル46は、それぞれ、除害部10の円周方向に所定の間隔を置いて複数個配置されている。円筒体41の底部には、火炎を検出するためのUVセンサ48と、点火を行うための点火プラグ49とが設けられている。

0046

点火プラグ49の周囲を囲むように筒状のパイロットバーナ部50が設けられている。パイロットバーナ部50には、火炎形成用の燃料を供給する燃料供給口51と、半予混合空気を供給する空気供給口52とが形成されており、燃料供給口51から供給される燃料に点火プラグ49により点火してパイロットバーナPBを形成するようになっている。

0047

除害部10の制御ボックス10aは、空気および燃料を燃焼室Sへ供給・供給停止するための電磁弁EV1,EV2,EV3と、点火プラグ49用の点火トランス53と、UVセンサ48用の計測部54、パルス発生器55を備えている。さらに、制御ボックス10aは、電源56およびCPU57を備えている。電源56はポンプ制御部30(図8参照)へ接続され、CPU57はポンプ制御部30へ接続されている。
ポンプ制御部30と除害部10のインターフェースの手段は、電源供給通信(RS485)に限らない。

0048

次に、図10に示す除害部10における作用について説明する。
燃料は除害部10に設けられた複数の燃料ノズル46から燃焼室Sに向けて旋回流を作り出すように吹き出される。また、複数の空気ノズル45から空気が燃焼室Sに向けて旋回流を作り出すように吹き出される。そして、燃料と空気の混合気がパイロットバーナPBにより点火されると、円筒体41の内周面に火炎の旋回流(旋回炎)を形成する。
一方、処理対象の排ガスは、円筒体41の内周面に開口する排ガス導入口10INから前記燃焼室Sに向けて噴出する。この噴出された排ガスは混合気の旋回炎と混合して燃焼するが、この際、円周方向の全ての燃料ノズル46から燃料が一方向に強く旋回するように吹き出されているため、排ガスの燃焼効率は高くなる。また、空気ノズル45から噴出された空気も旋回しているため、この空気流が火炎と混合して火炎の旋回流を加速しつつ、排ガスを酸化分解する。処理後のガスは、除害部10の上端のガス出口10OUTから排出されて排気ダクトへ排出される。

0049

図10に示す燃焼式除害部によれば、除害部10の加熱室43において排ガスの無害化処理の際に発生した燃焼廃熱を利用してN2等の不活性ガスを加熱し、加熱された不活性ガスを真空ポンプ1に供給することができる。したがって、加熱された不活性ガスにより真空ポンプ1のパージを行うことができ、真空ポンプ1の内部に生成物が付着することを防止することができる。本発明によれば、不活性ガスを加熱するための専用のヒーターを設置する必要がなく、省エネルギーを図ることができる。

0050

排ガス処理が不要な用途で、希釈のみを実施すれば良いような場合(たとえばCVD等のチャンバ内でのプロセスガスの消費効率が高く、ドライポンプ排気中の有害ガス成分濃度が許容濃度付近である場合)、除害部ではなく、N2あるいは空気をブロアによって供給するシステム構成によってシステム簡略化、コストダウンが可能となる。

0051

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

0052

1真空ポンプ
1a排気管
10除害部
10a制御ボックス
20ポンプラック
21排気ダクト
22接続用配管
23スクラバ
30ポンプ制御部
31 制御部
32集中監視システム
41円筒体
42外筒
43加熱室
45空気ノズル
46燃料ノズル
48UVセンサ
49点火プラグ
50パイロットバーナ部
51燃料供給口
52空気供給口
53点火トランス
54計測部
55パルス発生器
56電源
57 CPU
VAC 真空ポンプ

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