(57)【要約】  バーナーのための入口組立体及び方法が開示される。バーナーのための入口組立体は、入口ノズルを備え、入口ノズルが、バーナーによる処理のために排ガス流を供給する入口導管と結合可能な入口アパーチャと、非円形の出口アパーチャと、バーナーの燃焼チャンバに送給されるように排ガス流を入口アパーチャから出口アパーチャに搬送するため、入口アパーチャと出口アパーチャとの間で長手軸に沿って延びるノズルボアであって、ノズルボアが入口アパーチャから延びる入口部分と、非円形の出口アパーチャに延びる出口部分とを有する、ノズルボアと、入口部分を出口部分と結合するバッフルであって、バッフルがノズルボア内に位置決めされたバッフルアパーチャを定め、バッフルアパーチャは、バッフルに隣接した出口部分の断面積と比較して低減された断面積を有する、バッフルと、２次ガス流を供給する２次ガス流導管と結合可能な２次ガス流ノズルであって、２次ガス流ノズルは、２次ガス流をノズルボア内の排ガス流と混合するように位置決めされる、２次ガス流ノズルと、を定める。このようにして、非円形の出口アパーチャは、２次ガスと混合された非円形排ガス流の流れを燃焼チャンバ内に供給する。非円形排ガス流によって、除害の所要のレベルを依然として達成又は超えながら、２次ガスと混合された排ガス流のより大きな容積を燃焼チャンバへ導入することができる。これは、非円形排ガス流によって、等価の円形排ガス流と比較すると、拡散及び反応が起こる必要がある距離が低減されることに起因している。従って、等価の円形排ガス流及び２次ガス流のミックスと比較すると、排ガス流の容積の増大を除害することができる。【選択図】図９
2019520539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーのための入口組立体であって、
該バーナーのための入口組立体が、
入口ノズルであって、
前記バーナーによる処理をすることができるように、排ガス流を供給する入口導管と結合可能な入口アパーチャと、
非円形の出口アパーチャと、
前記排ガス流を、前記バーナーの燃焼チャンバに送給するように、前記入口アパーチャから前記出口アパーチャに搬送ことができる、前記入口アパーチャと前記出口アパーチャとの間で長手軸に沿って延びるノズルボアであって、前記入口アパーチャから延びる入口部分と前記非円形の出口アパーチャに延びる出口部分とを有する、ノズルボアと、
前記入口部分を前記出口部分と結合するバッフルであって、前記バッフルが前記ノズルボア内に位置決めされたバッフルアパーチャを定め、前記バッフルアパーチャは、前記バッフルに隣接した前記出口部分の断面積と比較して低減された断面積を有する、バッフルと、
２次ガス流を供給する２次ガス流導管と結合可能な２次ガス流ノズルであって、前記２次ガス流ノズルが、前記２次ガス流を前記ノズルボア内の前記排ガス流と混合するように位置決めされる、２次ガス流ノズルと、を画定する入口ノズルを備えている、
ことを特徴とするバーナーのための入口組立体。
【請求項２】
前記２次ガス流ノズルは、前記排ガス流を前記２次ガス流と交差させるように配置される、
請求項１に記載の入口組立体。
【請求項３】
前記２次ガス流ノズルは、前記２次ガス流を前記長手軸に対して横方向に注入するように配向される、
請求項１又は２に記載の入口組立体。
【請求項４】
前記バッフルアパーチャは、前記出口部分内の前記排ガス流中に渦を生成するように構成され、前記２次ガス流ノズルは、正接方向で前記渦に流れるように前記２次ガス流を注入するように位置決めされる、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の入口組立体。
【請求項５】
前記２次ガス流ノズルは、前記渦の流れの方向に対して正接方向に流れるように前記２次ガス流を注入するように位置決めされる、
請求項４に記載の入口組立体。
【請求項６】
前記渦は、前記バッフルアパーチャに近接した内側流れ領域と、前記出口部分ノズルボアに近接した外側流れ領域とを有し、前記２次ガス流ノズルは、前記内側流れ領域内の前記渦の流れの方向に対して正接方向に流れるように前記２次ガス流を注入するように位置決めされている、
請求項４又は５に記載の入口組立体。
【請求項７】
前記２次ガス流ノズルは、前記バッフルに近接して位置決めされる、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の入口組立体。
【請求項８】
前記２次ガス流ノズルは、前記入口部分及び前記出口部分のうちの少なくとも一方内に位置決めされる、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の入口組立体。
【請求項９】
前記２次ガス流ノズルは、前記２次ガス流を前記長手軸に対して０°〜９０°の角度で注入するように配向される、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の入口組立体。
【請求項１０】
前記２次ガス流ノズルは、前記２次ガス流を前記長手軸に対して１０°〜４０°、好ましくは１０°〜３０°、更に好ましくは１５°〜３０°の角度で注入するように配向されている、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の入口組立体。
【請求項１１】
前記出口アパーチャは、主軸に沿って延びる長形であり、前記２次ガス流ノズルは、前記２次ガス流を前記主軸によって定められた平面内で注入するように配向される、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の入口組立体。
【請求項１２】
前記２次ガス流ノズルは、前記バッフルアパーチャに近接して前記出口部分内に位置決めされる、
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の入口組立体。
【請求項１３】
複数の前記ガス流ノズルを備える、
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の入口組立体。
【請求項１４】
前記バッフルアパーチャは、複数の渦を前記出口部分内の前記排ガス流中に生成するように構成され、各２次ガス流ノズルは、前記渦の１つに正接方向に流れるように前記２次ガス流を注入するように位置決めされる、
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の入口組立体。
【請求項１５】
バーナーのための入口組立体を設けるステップであって、該バーナーのための入口組立体が入口ノズルを備え、前記入口ノズルが、前記バーナーによる処理のために排ガス流を供給する入口導管と結合可能な入口アパーチャと、非円形の出口アパーチャと、前記バーナーの燃焼チャンバに送給されるように前記排ガス流を前記入口アパーチャから前記出口アパーチャに搬送するため、前記入口アパーチャと前記出口アパーチャとの間で長手軸に沿って延びるノズルボアであって、前記ノズルボアが前記入口アパーチャから延びる入口部分と前記非円形の出口アパーチャに延びる出口部分とを有する、ノズルボアと、前記入口部分を前記出口部分と結合するバッフルであって、前記バッフルが前記ノズルボア内に位置決めされたバッフルアパーチャを定め、前記バッフルアパーチャは、前記バッフルに隣接した前記出口部分の断面積と比較して低減された断面積を有する、バッフルと、２次ガス流を供給する２次ガス流導管と結合可能な２次ガス流ノズルであって、前記２次ガス流ノズルが前記２次ガス流を前記ノズルボア内の前記排ガス流と混合するように位置決めされる、２次ガス流ノズルとを定める、ステップと、
前記排ガス流を前記入口アパーチャに供給し、前記２次ガス流を前記２次ガス流ノズルに供給するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナーのための入口組立体及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射バーナーが知られており、典型的には、例えば、半導体又はフラットパネルディスプレイ製造業界において使用される製造プロセスツールからの排ガス流を処理するのに用いられる。このような製造中、残留ペルフルオロ化合物（ＰＦＣ）及び他の化合物が、プロセスツールから圧送された排ガス流中に存在する。ＰＦＣは、排ガスから除去するのが難しく、環境への放出は、比較的高い温室効果作用を有することが知られているので望ましくない。
【０００３】
既知の放射バーナーは、燃焼を利用して、ＰＦＣ及び他の化合物を排ガス流から除去する。典型的には、排ガス流は、ＰＦＣ及び他の化合物を含有する窒素流である。燃料ガスが排ガス流と混合されて、当該ガス流混合物は、有孔ガスバーナーの出口表面によって横方向に囲まれた燃焼チャンバに搬送される。燃料ガス及び空気を有孔バーナーに同時に供給して、出口表面にて無炎燃焼に影響を及ぼし、有孔バーナーを通過する空気の量は、バーナーに供給される燃料ガスだけでなく、燃焼チャンバ内に注入されるガス流混合物中の全ての可燃物を使い果たすのに十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願第０  ６９４  ７３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排ガス流中に存在する化合物の範囲及びその排ガス流の流れ特性は、プロセスツールごとによって異なる可能性があるので、燃料ガス及び空気の範囲もまた、放射バーナーに導入される必要がある他のガス又は流体と共に変わることになる。
【０００６】
排ガス流を処理するための技術は存在するが、これら各技術には固有の欠点がある。従って、排ガス流を処理する改善された技術を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様によれば、バーナーのための入口組立体が提供され、該バーナーのための入口組立体は、入口ノズルを備え、入口ノズルが、バーナーによる処理のために排ガス流を供給する入口導管と結合可能な入口アパーチャと、非円形の出口アパーチャと、バーナーの燃焼チャンバに送給されるように排ガス流を入口アパーチャから出口アパーチャに搬送するため、入口アパーチャと出口アパーチャとの間で長手軸に沿って延びるノズルボアであって、ノズルボアが入口アパーチャから延びる入口部分と、非円形の出口アパーチャに延びる出口部分と、を有する、ノズルボアと、入口部分を出口部分と結合するバッフルであって、バッフルがノズルボア内に位置決めされたバッフルアパーチャを定め、バッフルアパーチャは、バッフルに隣接した出口部分の断面積と比較して低減された断面積を有する、バッフルと、２次ガス流を供給する２次ガス流導管と結合可能な２次ガス流ノズルであって、２次ガス流ノズルは、２次ガス流をノズルボア内の排ガス流と混合するように位置決めされる、２次ガス流ノズルと、を定める。
【０００８】
第１の態様では、排ガスの処理は、特に排ガスの流量が増加すると問題となる可能性があることが認識される。例えば、処理ツールは、処理のために５つの排ガス流を出力することができ、各々が、最大３００リットル／分（合計で毎分１，５００リットル／分）の流量である。しかしながら、既存のバーナー入口組立体は、典型的には４つ又は６つのノズルを有し、各々が約５０リットル／分ほどの流量をサポートすることができる（合計で２００〜３００リットル／分だけの処理を可能にする）。これは、排出処理機構部が典型的には放射バーナー内の拡散プロセスに依存することに依存し、燃焼副生成物は、除害反応を実行するために排ガス流へ拡散する必要がある。換言すると、燃焼副生成物は、排ガス流の外面から拡散して排ガス流にまで至り、排ガス流が放射バーナーを出る前に排ガス流と反応する必要がある。排ガス流に完全に拡散できないと、除害有効性が低下する。排ガス流量の増大に対応するために既存のノズルを通る流量が増大した場合、放射バーナーの長さは、より速く移動する排ガス流が放射バーナーを出る前に、拡散及び反応が確実に発生できるように比例して増加する必要があろう。同様に、排ガス流量の増大に対応するために既存のノズルの直径が増大した場合、放射バーナーの長さは、より大きい直径の排ガス流内で拡散及び反応が発生するのに要する時間の増大に起因して比例的に増大する必要があろう。
【０００９】
従って、バーナーのための入口組立体が提供される。入口組立体は、入口ノズルを備えることができる。入口ノズルは、入口アパーチャ又は開口部を定め、又は入口アパーチャ又は開口部を設けるように成形することができる。入口アパーチャは、バーナーによって処理される排ガス流を供給する入口導管と結合又は接続することができる。入口ノズルはまた、非円形の出口アパーチャを定め、又は非円形の出口アパーチャを設けるように成形することができる。入口ノズルはまた、入口アパーチャと出口アパーチャとの間に延びるノズルボアを定め、又は入口アパーチャと出口アパーチャとの間に延びるノズルボアを設けるように成形することができる。ノズルボアは、バーナーの燃焼チャンバに送給されるようにするために、長手方向又は排ガス流の流れ軸に沿って延びて、入口アパーチャから出口アパーチャまで排ガス流を搬送することができる。ノズルボアはまた、入口アパーチャから延びる又は入口アパーチャに近接する入口部分で形成することができる。ノズルボアはまた、非円形の出口アパーチャまで延びる又は非円形の出口アパーチャに近接する出口部分を有することができる。入口ノズルはまた、２次ガス流ノズルを有することができ、該２次ガス流ノズルは、２次ガス流を供給する２次ガス流導管と結合又は接続することができる。２次ガス流ノズルは、２次ガス流及び排ガス流をノズルボア内で混合、ブレンド、又は結合するように位置決め又は配置することができる。このようにして、非円形の出口アパーチャは、２次ガスと混合された非円形排ガス流を燃焼チャンバに供給する。非円形排ガス流によって、除害の所要のレベルを依然として達成又は超えながら、２次ガスと混合された排ガス流のより大きな容積を燃焼チャンバへ導入することができる。これは、非円形排ガス流によって、等価の円形排ガス流と比較すると、拡散及び反応が起こる必要がある距離が低減されることに起因している。従って、等価の円形排ガス流及び２次ガス流ミックスと比較すると、排ガス流の容積の増大を除害することができる。
【００１０】
１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、排ガス流を２次ガス流と交差させるように配置される。従って、２次ガス流ノズルは、排ガス流との２次ガス流の混合を向上させるために、排ガス流の流れ及び２次ガス流の流れが交差、クロス、又は重なり合うように、配置又は位置決めすることができる。
【００１１】
１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、２次ガス流の流れを長手軸に対して横方向に注入するように配向される。従って、２次ガス流ノズルは、排ガス流が一般的に流れる長手軸に横方向に、斜めに、又は傾斜した方向に２次ガス流を注入又は供給するように配向又は位置決めすることができる。この場合もやはり、これは、排ガス流との２次ガス流の混合を向上させる一助になる。
【００１２】
１つの実施形態では、バッフルアパーチャは、出口部分内の排ガス流中に渦を生成するように構成され、２次ガス流ノズルは、正接方向で渦に流れるように２次ガス流を注入するように位置決めされる。従って、バッフルアパーチャは、渦、乱流、又は渦流を出口部分内のガス流において生成するように構成又は配置することができる。このような渦は、バッフルアパーチャから出るときに、排ガス流の膨張中に生成することができる。２次ガス流ノズルは、渦の交差部分に正接方向に流れる方向で、２次ガス流を注入又は供給するように位置決め、配向、又は位置することができる。
【００１３】
１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、渦の流れの方向に対して正接方向に流れるように２次ガス流を注入するように位置決めされる。従って、２次ガス流ノズルは、渦の交差部分の流れの方向に対して正接方向に流れる方向に２次ガス流を注入又は供給するように位置決め、位置、又は配向することができる。従って、２次ガス流は、渦を伝播する一助となるために、渦のその一部と共に流れることができ、これは更に、排ガス流との２次ガス流の安定した混合を支援することになる。
【００１４】
１つの実施形態では、渦は、バッフルアパーチャに近接した内側流れ領域と、出口部分ノズルボアに近接した外側流れ領域とを有し、２次ガス流ノズルは、内側流れ領域内の渦の流れの方向に対して正接方向に流れるように２次ガス流を注入するように位置決めされる。従って、渦は、２つの領域又は部分を有することができる。内側流れ領域は、半径方向に最内側にバッフルアパーチャの最も近くに設けることができ、外側流れ領域は、半径方向に最外側に出口部分ノズルボアの最も近くに設けることができる。２次ガス流ノズルは、内側流れ領域中の渦の流れの方向に対して正接方向である方向に２次ガス流の流れを注入又は供給するように位置決め、位置、又は配向することができる。これは、排ガス流との２次ガス流の混合を安定して向上させる一助になる。
【００１５】
１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、バッフルに近接して位置決めされる。従って、２次ガス流は、バッフルに近接して、バッフル近傍に、又はバッフルに隣接して位置決め又は配置することができる。これは、混合が最も活発である地点で２次ガス流が導入されるのを確実にする一助となる。
【００１６】
１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、入口部分及び出口部分のうちの少なくとも一方内に位置決めされる。従って、２次ガス流ノズルは、入口部分又は出口部分内の何れかに位置決めすることができ、又は２次ガス流ノズルは、両方に配置することができる。
【００１７】
１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、２次ガス流を０°〜９０°の角度で長手軸に注入するように配向される。従って、２次ガス流ノズルは、排ガス流の流れの方向に対して０°〜９０°の角度で２次ガス流の流れを注入又は供給するように配向、位置、又は、位置決めすることができる。これは、２次気体流を排ガス流と混合する一助となる。
【００１８】
１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、２次ガス流を１０°〜４０°の角度で長手軸に注入するように配向される。１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、２次ガス流を１０°〜３０°の角度で長手軸に注入するように配向される。１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、２次ガス流を１５°〜３０°の角度で長手軸に注入するように配向される。従って、２次ガス流ノズルは、排ガス流の流れの方向に対してある角度で流れる２次ガス流の流れを供給するように配向、位置、又は、位置決めすることができる。
【００１９】
１つの実施形態では、出口アパーチャは、主軸に沿って延びた長形であり、２次ガス流ノズルは、主軸によって定められた平面内で２次ガス流を注入するように配向される。従って、２次ガス流ノズルは、長形出口アパーチャの主軸を通って延びる平面内で２次ガス流の流れを供給するように配向、位置決め、又は位置することができる。これは、安定した混合を提供する一助となる。
【００２０】
１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、バッフルアパーチャに近接して出口部分内に位置決めされる。従って、２次ガス流は、バッフルに近接して、バッフル近くに、又はバッフルに隣接して出口部分内に位置決め又は配置することができる。
【００２１】
１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、開口及びランスのうちの一方を備える。様々な構造体が２次ガス流の導入をサポートできることが理解される。
【００２２】
１つの実施形態では、入口組立体は、複数のガス流ノズルを備える。従って、２つ以上のガス流ノズルを設けることができる。１つの実施形態では、長手軸の周りに対称的に配置される少なくとも１対のガス流ノズルが設けられる。
【００２３】
１つの実施形態では、バッフルアパーチャは、複数の渦を出口部分内の排ガス流中に生成するように構成され、各２次ガス流ノズルは、渦の１つに正接方向に流れるように２次ガス流を注入するように位置決めされる。従って、２次ガス流ノズルは、２次ガス流を渦の各々に供給するように位置決め、位置、又は配向することができる。
【００２４】
１つの実施形態では、入口部分の断面積は、入口アパーチャから出口部分に向かって長手軸に沿って減少する。
【００２５】
１つの実施形態では、入口部分の断面形状は、入口アパーチャの形状から出口アパーチャの形状に長手軸に沿って移行する。入口アパーチャの形状から出口アパーチャの形状までの不連続部なしの漸次的な移行部を設けることは、層流を維持する一助になり、排ガス流内の残留物によって生じる堆積物を最小限に抑える。
【００２６】
１つの実施形態では、入口アパーチャは円形である。入口アパーチャは、排ガス流を供給する入口の形状に適合するあらゆる形状とすることができることが理解される。
【００２７】
１つの実施形態では、出口アパーチャは長形である。長形形状の出口アパーチャを設けることは、類似の形状の排ガス流の拡散距離を最小限に抑える一助となる。
【００２８】
１つの実施形態では、出口アパーチャは、略四角形のスロットである。これによって、幅広及び狭い類似形状の排ガス流が得られ、流量の増大が得られると共に、排ガス流を伴う任意の点から排ガス流の縁部までの距離が最小化される。
【００２９】
１つの実施形態では、出口アパーチャは長円形である。端点に接する平行線によって接続される２つの半円からなる形状である長円形によって、排ガス流内に拡散及び反応が発生する必要がある予測可能な距離の排ガス流を提供する。
【００３０】
１つの実施形態では、出口アパーチャは、複数の同じ位置に配置された別々の開口から形成される。出口アパーチャは、別個であるが同じ位置に配置されたより小さな開口から形成することができることが理解される。
【００３１】
１つの実施形態では、出口部分の断面積は、出口アパーチャから入口部分に向かって長手軸に沿って変化する。
【００３２】
１つの実施形態では、出口部分の断面積は、出口アパーチャから入口部分に向かって長手軸に沿って減少する。
【００３３】
１つの実施形態では、入口組立体は、入口部分を出口部分と結合するバッフルを備え、該バッフルは、ノズルボア内に位置決めされたバッフルアパーチャを定め、該バッフルアパーチャは、バッフルに隣接した出口部分の断面積と比較して低減された断面積を有する。バッフル又は制限部をノズルボア内に配置することによって、流れの膨張が下流側出口部分内で発生するように障害部及び不連続部が得られ、これは、拡散距離を最小限に抑えるように排ガス流を成形する一助となる。
【００３４】
１つの実施形態では、入口部分の断面積は、バッフルアパーチャの断面積に適合するように入口アパーチャから出口部分に向かって長手軸に沿って減少する。従って、入口部分のサイズ及び形状は、排ガス流中の残留物に起因する堆積物のリスクを更に最小限に抑えるために、バッフルアパーチャのサイズ及び形状に適合するように変わることができる。
【００３５】
１つの実施形態では、入口部分の断面形状は、入口アパーチャの形状からバッフルアパーチャの形状に長手軸に沿って移行する。
【００３６】
１つの実施形態では、バッフルアパーチャの形状は、バッフルに隣接した出口部分の形状に適合する。
【００３７】
１つの実施形態では、バッフルアパーチャは、複数の同じ位置に配置された開口から形成される。従って、バッフルアパーチャは、同じ位置に配置されるが別々の開口から形成することができる。
【００３８】
１つの実施形態では、バッフルは、変更可能な断面積を有するバッフルアパーチャを提供するように構成される。従って、バッフルアパーチャのサイズは、動作条件に適合するように変化させるか又は変えることができる。
【００３９】
１つの実施形態では、バッフルは、変更可能な断面積をもたらすように動作可能なシャッターを備える。
【００４０】
１つの実施形態では、シャッターは、排ガス流の速度に応じて変化する変更可能な断面積を提供するように付勢される。従って、バッフルアパーチャの領域は、排ガス流の流量に応じて自動的に変わることができる。
【００４１】
第２の態様によれば、方法が提供され、該方法は、バーナーのための入口組立体を設けるステップであって、該バーナーのための入口組立体が入口ノズルを備え、入口ノズルが、バーナーによる処理のために排ガス流を供給する入口導管と結合可能な入口アパーチャと、非円形の出口アパーチャと、バーナーの燃焼チャンバに送給されるように排ガス流を入口アパーチャから出口アパーチャに搬送するため、入口アパーチャと出口アパーチャとの間で長手軸に沿って延びるノズルボアであって、ノズルボアが入口アパーチャから延びる入口部分と、非円形の出口アパーチャに延びる出口部分と、を有する、ノズルボアと、入口部分を出口部分と結合するバッフルであって、バッフルがノズルボア内に位置決めされたバッフルアパーチャを定め、バッフルアパーチャは、バッフルに隣接した出口部分の断面積と比較して低減された断面積を有する、バッフルと、  ２次ガス流を供給する２次ガス流導管と結合可能な２次ガス流ノズルであって、２次ガス流ノズルは、２次ガス流をノズルボア内の排ガス流と混合するように位置決めされる、２次ガス流ノズルとを定める、ステップと、排ガス流を入口アパーチャに供給し、２次ガス流を２次ガス流ノズルに供給するステップと、を含む。
【００４２】
１つの実施形態では、本方法は、排ガス流を２次ガス流と交差させるように２次ガス流ノズルを配置するステップを含む。
【００４３】
１つの実施形態では、本方法は、２次ガス流を長手軸に対して横方向に注入するように２次ガス流ノズルを配向するステップを含む。
【００４４】
１つの実施形態では、本方法は、バッフルアパーチャを有する出口部分内の排ガス流中に渦を生成して、渦に正接方向に流れるように２次ガス流を注入するように２次ガス流ノズルを位置決めするステップを含む。
【００４５】
１つの実施形態では、本方法は、渦の流れの方向に対して正接方向に流れるように２次気体流を注入するように２次気体流ノズルを位置決めするステップを含む。
【００４６】
１つの実施形態では、渦は、バッフルアパーチャに近接した内側流れ領域と、出口部分ノズルボアに近接した外側流れ領域とを有するように生成され、本方法は、内側流れ領域内の渦の流れの方向に対して正接方向に流れるように２次ガス流を注入するように２次ガス流ノズルを位置決めするステップを含む。
【００４７】
１つの実施形態では、本方法は、２次ガス流ノズルをバッフルに近接して位置決めするステップを含む。
【００４８】
１つの実施形態では、本方法は、２次気体流ノズルを入口部及び出口部の少なくとも一方内に位置決めするステップを含む。
【００４９】
１つの実施形態では、本方法は、２次ガス流を０°〜９０°の角度で長手軸に注入するように２次ガス流ノズルを配向するステップを含む。
【００５０】
１つの実施形態では、出口アパーチャは、主軸に沿って延びる長形であり、本方法は、２次ガス流を主軸によって定められた平面内で注入するように２次ガス流ノズルを配向するステップを含む。
【００５１】
１つの実施形態では、本方法は、２次ガス流を１０°〜４０°、好ましくは１０°〜３０°、更に好ましくは１５°〜３０°の角度で長手軸に注入するように２次ガス流ノズルを配向するステップを含む。
【００５２】
１つの実施形態では、本方法は、２次ガス流ノズルをバッフルアパーチャに近接して出口部分内に位置決めするステップを含む。
【００５３】
１つの実施形態では、２次ガス流ノズルは、開口及びランスのうちの一方を備える。
【００５４】
１つの実施形態では、本方法は、複数のガス流ノズルを設けるステップを含む。
【００５５】
１つの実施形態では、本方法は、バッフルアパーチャを有する出口部分内の排ガス流中に複数の渦を生成して、渦の１つに正接方向に流れるように２次ガス流を注入するように各２次ガス流ノズルを位置決めするステップを含む。
【００５６】
１つの実施形態では、入口部分の断面積は、入口アパーチャから出口部分に向かって長手軸に沿って減少する。
【００５７】
１つの実施形態では、入口部分の断面形状は、入口アパーチャの形状から出口アパーチャの形状に長手軸に沿って移行する。
【００５８】
１つの実施形態では、入口アパーチャは、円形である。
【００５９】
１つの実施形態では、出口アパーチャは、長形である。
【００６０】
１つの実施形態では、出口アパーチャは、略四角形のスロットである。
【００６１】
１つの実施形態では、出口アパーチャは、長円形である。
【００６２】
１つの実施形態では、本方法は、複数の同じ位置に配置された別々の開口から出口アパーチャを形成するステップを含む。
【００６３】
１つの実施形態では、出口部分の断面積は、出口アパーチャから入口部分に向かって長手軸に沿って変化する。
【００６４】
１つの実施形態では、出口部分の断面積は、出口アパーチャから入口部分に向かって長手軸に沿って減少する。
【００６５】
１つの実施形態では、入口部分の断面積は、バッフルアパーチャの断面積に適合するように入口アパーチャから出口部分に向かって長手軸に沿って減少する。
【００６６】
入口部分の断面形状は、入口アパーチャの形状からバッフルアパーチャの形状に長手軸に沿って移行する。
【００６７】
１つの実施形態では、バッフルアパーチャの形状は、バッフルに隣接した出口部分の形状に適合する。
【００６８】
１つの実施形態では、本方法は、バッフルアパーチャを複数の同じ位置に配置された開口から形成するステップを含む。
【００６９】
１つの実施形態では、バッフルは、変更可能な断面積を有するバッフルアパーチャを設けるように構成される。
【００７０】
１つの実施形態では、バッフルは、変更可能な断面積をもたらすように動作可能なシャッターを備える。
【００７１】
１つの実施形態では、本方法は、ステップを含む。排ガス流の速度に応じて変動する変更可能な断面積を設けるようにシャッターを付勢する。
【００７２】
更なる特定の好ましい態様は、添付の独立請求項及び従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、必要に応じて独立請求項の特徴と特許請求項に明示的に記載されたもの以外の組み合わせで組み合わせることができる。
【００７３】
装置特徴が機能を提供するよう動作可能であると記載される場合、これは、その機能を提供する、又はその機能を提供するように適合され又は構成された装置特徴を含むことが、理解される。
【００７４】
ここで添付図面を参照しながら本発明の実施形態を更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】１つの実施形態によるヘッド組立体及びバーナーの下面を示す斜視図である。
【図２】図１のヘッド組立体及びバーナーの下側平面図である。
【図３】１つの実施形態による入口組立体を示す図である。
【図４】図３の入口組立体の断面図である。
【図５】入口組立体の軸方向長さに沿って見たときの出口アパーチャを示す図である。
【図６】実施形態によるバッフル部分を示す図である。
【図７】実施形態によるバッフル部分を示す図である。
【図８Ａ】異なる入口組立体構成について２００Ｌ／分の窒素で希釈されたＮＦ3の破壊速度効率のプロットを示すグラフである。
【図８Ｂ】２００Ｌ／分の窒素で希釈されたＮＦ3破壊速度効率のプロットを示し、４つの１６ｍｍ内径円形入口組立体を有する既存のヘッド組立体と比較した、（２つの異なるバッフルアパーチャを有する）実施形態の単一入口組立体を有するヘッド組立体の性能を示す図８Ａの拡大である。
【図８Ｃ】３００Ｌ／分の窒素で希釈されたＮＦ3破壊速度効率のプロットを示し、４つの１６ｍｍ内径円形入口組立体を有する既存ヘッド組立体と比較した、（２つの異なるバッフルアパーチャを有する）実施形態の単一の入口組立体を有するヘッド組立体の性能を示すグラフである。
【図９】１つの実施形態による入口組立体のガス容積を示す図である。
【図１０】実施形態による２次ガス流ノズルの位置を示す図である。
【図１１】２次ガス流ノズルのない入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、実施形態による異なる位置に配置された２次ガス流ノズルを有する入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図１３】図１３Ａ及び図１３Ｂは、実施形態による異なる位置に配置された２次ガス流ノズルを有する入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図１４】図１４Ａ及び図１４Ｂは、実施形態による異なる位置に配置された２次ガス流ノズルを有する入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図１５】図１５Ａ及び図１５Ｂは、実施形態による異なる位置に配置された２次ガス流ノズルを有する入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図１６】図１６Ａ及び図１６Ｂは、実施形態による異なる位置に配置された２次ガス流ノズルを有する入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図１７】図１７Ａ及び図１７Ｂは、実施形態による異なる位置に配置された２次ガス流ノズルを有する入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図１８】図１８Ａ及び図１８Ｂは、実施形態による異なる位置に配置された２次ガス流ノズルを有する入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図１９】図１９Ａ及び図１９Ｂは、実施形態による異なる位置に配置された２次ガス流ノズルを有する入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図２０】図２０Ａ及び図２０Ｂは、実施形態による異なる位置に配置された２次ガス流ノズルを有する入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図２１】図２１Ａ及び図２１Ｂは、実施形態による異なる位置に配置された２次ガス流ノズルを有する入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図２２】図２２Ａ及び図２２Ｂは、実施形態による異なる位置に配置された２次ガス流ノズルを有する入口組立体の流れパターンを示す図である。
【図２３】１つの実施形態による２次ガス流ノズルの位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
実施形態をより詳細に検討する前に、最初に概要を説明する。実施形態は、バーナー入口組立体を提供する。以下の実施形態では、放射バーナーの使用を説明しているが、入口組立体は、例えば、乱流火炎バーナー又は電気加熱式酸化装置などの幾つかの異なるバーナーの何れかと使用することができる点が理解される。放射バーナーは、欧州特許出願第０  ６９４  ７３５号明細書で記載されるように当技術分野で周知である。
【００７７】
実施形態は、入口アパーチャから延びる不均一なボアを有する入口ノズルを有するバーナー入口組立体を提供し、該入口アパーチャは入口導管と結合し、該入口導管は、排ガス流を出口アパーチャに供給し、出口アパーチャは、排ガス流をバーナーの燃焼チャンバに供給する。詳細には、ノズルボアの構成は、入口導管と結合することができ且つ排ガス流を供給する入口アパーチャから、非円形の出口アパーチャへと変わる。非円形の出口アパーチャは、非円形排ガス流の流れを燃焼チャンバに提供する。非円形排ガス流によって、所要のレベルの除害を達成又は超えながら、排ガス流のより大きな容積を燃焼チャンバに導入することを可能にする。これは、等価の円形排ガス流と比較すると、非円形排ガス流によって拡散及び反応を起こす必要がある距離が低減されることに起因する。それゆえに、等価の円形排ガス流と比較すると、排ガス流の容積の増大を除害することができる。
【００７８】
実施形態において、除害の性能は、入口アパーチャと出口アパーチャとの間の入口ノズル内にバッフル又は制限部を設けることによって更に改善される。このバッフルは、バッフルアパーチャを使用して、出口アパーチャの形状にほぼ一致する形状を有し且つ断面積が僅かに小さい制限部を実現する。このことは、バッフルから下流側に鋭い不連続部を提供し、これにより、バッフルから非円形の出口アパーチャまで延びる出口部内に流れの膨張が生じる。
【００７９】
除害を支援する２次ガスが導入される。２次ガスは、酸素、水、又は他の化学物質などの何らかの好適なガスとすることができる。入口ノズルの形状は、中央ランス又は同軸ノズルの使用には適さない。しかしながら、入口ノズルは、バッフルアパーチャに隣接した２つの肩部を有し、排ガス流がバッフルアパーチャを通って膨張すると、渦が生成される。渦は、排ガス流が燃焼チャンバに流れるときに、排ガス流内での２次ガス流の分散を向上させるのに使用することができる。これらの渦の安定性を維持するように２次ガス流を導入すると、排ガス流との２次ガス流の混合が確実で予測可能な一貫したものとなり、除害が改善される。
【００８０】
実施形態において、この性能は更に、バッフルにシャッター機構を設け、異なる状況下でバッフルアパーチャの領域を変えるように動作させることにより、更に向上させることができる。
【００８１】
（ヘッド組立体）
図１及び図２には、放射バーナー組立体１００と結合された、１つの実施形態によるヘッド組立体が全体的に参照符号１０で示されている。この実施形態では、放射バーナー組立体１００は、内側バーナー１３０及び外側バーナー１１０を有する同心バーナーである。燃料及び酸化剤の混合物は、ハウジング１２０内のプレナム（図示せず）を介して外側バーナー１１０に、及び導管（図示せず）を介して内側バーナー１３０に供給される。
【００８２】
ヘッド組立体１０は、主要な３つのセットの構成要素を備える。第１のセットは、金属（通常はステンレス鋼）のハウジング２０であり、該金属ハウジング２０は、放射バーナー組立体１００と結合するのに必要な機械的強度及び構成を提供する。第２のセットは、断熱体３０であり、該断熱体３０は、ハウジング２０内に設けられ、放射バーナー組立体１００の内側バーナー１３０と外側バーナー１１０との間に定められた燃焼チャンバ内からの熱損失を低減するのを助けると共に、ハウジング２０及びハウジング２０に結合された部品を燃焼チャンバ内で発生した熱から保護するのを助ける。第３のセットは、入口組立体５０であり、該入口組立体５０は、ハウジング２０内に設けられた一連の同一の標準化されたアパーチャ４０（図２を参照）により受けられる。この構成によって、完全なヘッド組立体１０を放射バーナー組立体１００の残りの部分から取り外し又は分解することなく、保守のために個々の入口組立体５０を取り外すことが可能となる。
【００８３】
図１に示す実施形態は、５つの同じ入口組立体５０を用いており、各々が対応するアパーチャ４０内に取り付けられ、第６のアパーチャは、空状態で示されている。必ずしも全てのアパーチャ４０が、排出流体又はプロセス流体もしくは他の流体を受ける入口組立体５０で充填されるわけではなく、代わりにアパーチャ４０を完全に充填するためにブランク入口組立体を受けることができ、或いは、放射バーナー内の状態をモニタリングするために計装用入口組立体ハウジングセンサを受けることができることが、理解される。また、６つよりも多いか又は少ないアパーチャ４０を設けることができ、これらは、ハウジングの周りに円周方向に配置する必要はなく、また対称的に配置する必要もないことが理解される。
【００８４】
図１及び図２でも見られるように、例えば、視界ガラス７０及びパイロット７５Ａなどの他の部品を提供するために、追加のアパーチャがハウジング２０内に設けられている。
【００８５】
入口組立体５０は、入口組立体５０の構造を燃焼チャンバから保護するために断熱体６０が設けられている。入口組立体５０は、取り外しを容易にするために取り外される、例えばボルト（図示せず）などの好適な固定具を使用して保持され、これらも、断熱体（図示せず）で保護されている。入口組立体５０は、以下で更に詳細に説明するように、出口アパーチャ２６０及びバッフル部分２１０を有する。
【００８６】
（入口組立体）
図３は、１つの実施形態による入口組立体５０を示す。図４は、入口組立体５０の断面を示す。入口組立体５０は、入口導管（図示せず）によって供給された排ガス流を送給する導管を形成し、該入口導管は、排ガス流を入口組立体及び燃焼チャンバに送給する。入口組立体５０は、入口導管によって成形される排ガス流を受けて、燃焼チャンバに送給するためにこれを再成形する。
【００８７】
入口組立体５０は、入口部分２００、バッフル部分２１０及び出口部分２２０である３つの主要部分を有する。断熱シュラウドを（図示せず）は、アパーチャ４０Ａと適合する少なくとも出口部分２２０の外面上に設けることができる点が理解される。
【００８８】
（入口部分）
入口部分２００は、入口アパーチャ２４０を定める円筒形セクション２３０を備える。入口部分２００は、入口導管の形状に適合するあらゆる形状とすることができる点は理解されるであろう。円筒形部分２３０は、入口導管と結合して排ガス流を受け、該排ガス流は、バッフル部分２１０に向かって流れる。この実施形態では、入口部分２００は、５０ｍｍ内径入口パイプから供給される。円筒形部分２３０から下流側では、入口部分は、円形断面から非円形断面に移行し、該非円形断面は、出口部分２２０の非円形断面に適合する。従って、入口部分２００の断面形状が円形から非円形に移行するロフト状の移行部２５０がある。この実施例では、断面形状は、円から長円形に変わる。しかしながら、他の移行部も実施可能であることは理解されるであろう。バッフル部分２１０の上流側で適合する円筒形部分２３０及びロフト状部分２５０を設けることは、堆積物の蓄積を防ぐ一助となる。
【００８９】
（出口部分）
出口部分２２０は、同じ長円形断面形状及び断面領域を軸方向長さに沿って維持して、出口アパーチャ２６０を定め、該出口アパーチャ２６０は、排ガス流を燃焼チャンバに供給する。この実施形態では、出口部分は、５０ｍｍ中心部上の８ｍｍ内径の長円形断面であり、また７５ｍｍ長である。この実施形態では、出口部分２２０は、軸方向長さに沿って一定の形状を有するが、この部分はテーパー状であってよいことが解る。
【００９０】
（バッフル部分）
入口部分２００と出口部分２２０との間にバッフル部分２１０が配置される。この実施例では、バッフル部分２１０は、バッフルアパーチャ２７０を有するプレートを備える。バッフル部分２１０は、排ガス流の流れの方向に直交して配向され、当該流れに対する制限部を提供する。この実施例では、バッフルアパーチャ２７０の形状は、出口部分２２０の断面の形状に適合し、バッフル部分２１０内に対称的に配置される。バッフルアパーチャ２７０は、出口部分２２０の断面積よりも小さい断面積を有する。この実施形態では、バッフルアパーチャは、４０ｍｍ中心部上で３ｍｍ半径である。これによって、従来の１６ｍｍ内径ノズルの５０リットル／分時の４ｍ／ｓ及び６０リットル／分時の５ｍ／ｓと比較すると、３００リットル／分時にてそれぞれ２４ｍ／ｓ及び５ｍ／ｓのスロット速度及び名目ノズル速度が得られる。
【００９１】
従って、図で分かるように、円筒形セクション２３０の内部容積は、入口導管の連続延長部をもたらし、一方、ロフト状部分２５０は、導管の形状を円形から非円形に移行させる。これによって、排ガス流がバッフル部分２１０に達するまで、排ガス流の近層流を提供する。バッフル部分２１０及びアパーチャ２７０が存在することによって、鋭い不連続部が提供され、その結果、バッフルアパーチャ２７０を通る排ガス流は、出口部分２２０内で流れの膨張が発生する。バッフル部分２１０の存在は必須ではないが、以下で論じるように、バッフル部分２１０を含むことによって、その後の除害性能が改善される。
【００９２】
（非円形出口）
図５は、入口組立体５０の軸方向長さに沿って見たときの出口アパーチャ２６０を示す。出口アパーチャ２６０は、領域Ａを有する。図５はまた、出口アパーチャ２６０の領域と同等の領域Ａを有する円形出口アパーチャ２６０ａを示す。
【００９３】
図で分かるように、等価領域を提供するために、円形出口アパーチャ２６０ａの拡散長さｒ2は、出口アパーチャ２６０の拡散長さｒ1よりも有意に長い。
【００９４】
従って、同じ流量では、円形出口アパーチャ２６０Ａによって供給される排ガス流上で拡散及び除害が起こるのに要する時間は、出口アパーチャ２６０によって供給される排ガス流の時間よりもかなり長い。換言すると、円形出口アパーチャ２６０Ａによって供給される同じ流量の排ガス流について除害反応を実現するのに必要とされる燃焼チャンバの長さは、出口アパーチャ２６０によって供給される長さよりもかなり長い必要がある。換言すると、円形出口アパーチャ２６０Ａで可能であるよりもよりコンパクトな放射バーナーが、出口アパーチャ２６０を使用して実施可能である。
【００９５】
（バッフル部分−代替の実施形態）
図６及び図７は、バッフル部分の代替構成を示す。
【００９６】
図６は、１対の摺動可能に装着されたプレート３３０Ａ、３４０Ａで構成されたシャッター構成を有するバッフル部分２１０Ａを示し、該プレート３３０Ａ、３４０Ａは、併せて可変サイズバッフルアパーチャ２７０Ａを定める。この実施例では、プレート３０Ａ、２４０Ａは、Ｌ字形である。しかしながら、他のシャッター構造及び形状も考えられることは理解されるであろう。プレート３３０Ａ、３４０Ａは、バッフルアパーチャ２７０Ａの領域を変えるために共に又は離間して移動することができる。
【００９７】
図７は、バッフルアパーチャ２７０Ｂのサイズを制限するためにばね３５０によって付勢される１対の枢動プレート３３０Ｂ、３４０Ｂを利用した、平行面付きのスロットノズル構成を示す。枢動プレート２３０Ｂ、２４０Ｂは、排ガス流の流れによって作用され、バッフルアパーチャ２７０Ｂの領域が増大する。他の付勢シャッター機構部を設けることができる点が理解できる。
【００９８】
典型的には、バッフルアパーチャの寸法は、２つの方法で、すなわち手動的で、ノズルを通るガスの低い流量に応答して、スロート寸法がプロセスガスとポンプ希釈を合わせたスループットに適合するように最適化されるようにして変えることができる。例えば、ＮＦ3などのガスを除害するときには、より狭窄されたスロート部が除害性能を向上させるが、この同じスロート部のサイズでは、ＳｉＨ4などのガスを形成する粒子を除害するときに、バーナー表面上での固体物の堆積増大につながり、この場合、狭窄の少ないスロート部が好都合である。また、スロート部寸法は、自動的に最適化することができ、その結果、バッフル部分のスロート部は、ばね作用又は他の復原力に抗して変形可能となる。２つの対向するプレート３３０Ａ、３４０Ａの使用は、等価円形アパーチャの領域を調整するよりも調整がしやすいことが理解される。
【００９９】
（性能の結果）
図８Ａ〜図８Ｃで分かるように、実施形態の入口組立体を使用する放射バーナーの性能は、既存の構成の性能と比較して、改善されている。
【０１００】
図８Ａは、ＮＦ3の破壊速度効率のプロットを示しており、ここでは、該破壊速度効率は、３６標準リットル／分（ＳＬＭ）の燃料で動作する１５２．４ｍｍ（６インチ）内径ｘ３０４．８ｍｍ（１２インチ）軸方向長さの放射バーナーに供給する異なる入口組立体構成について２００Ｌ／分の窒素を有するシミュレートした排ガス流の一部として測定した結果、排ガス流がない状態で測定したときに９．５％の残留酸素濃度が得られた。図で分かるように、実施形態の入口組立体を使用すると、単一の３２ｍｍ内径円形入口組立体を使用する既存の構成に優る、有意な性能改善が得られる。また、バッフル部分を有する実施形態の入口組立体によって、図８Ｂでより詳細に分かるように、４つの１６ｍｍ内径円形入口組立体を使用する既設構成に優る有意な性能改善が得られる。
【０１０１】
図８Ｂは、４×１６ｍｍ内径ノズルを有する標準ヘッド組立体と同じ条件下で動作させたときの図８Ａの拡大図である。入口組立体５０（異なるバッフルアパーチャ構成を有する「スロットノズル」と呼ばれる）は、窒素のこの希釈下で標準ヘッド組立体よりも性能が若干優れている。
【０１０２】
図８Ｃは、ＮＦ3を希釈する窒素の全流量が３００ＳＬＭまで増大させた、図８Ｂと同じ構成を示している。図で分かるように、入口組立体５０（異なるバッフルアパーチャ構成を有する「スロットノズル」）は、この増大した流体流量下で標準ヘッド組立体と比較して遙かに性能が向上している。
【０１０３】
変更可能なサイズのバッフルアパーチャを設けると、様々な動作条件下でバーナー組立体の性能を更に向上させる一助となる。例えば、１００ＳＬＭの窒素では、ＮＦ3除害は、バッフルアパーチャがより大きい方（例えば、６ｍｍ幅）が優れており、他方、窒素の流量が高くなる（例えば、２００及び３００ＳＬＭ）と、スロットが狭いほど性能が優れている。更に、バッフルアパーチャ又はオリフィスのサイズを変えて、除害されるべきプロセスガスが存在しない場合の燃焼チャンバポンプダウンのような流量過渡時の高い背圧を生成しないよう又は軽減するようにすることができる。
【０１０４】
従って、実施形態は、スロット又は長円の形態で構成され上流側で入口パイプと下流側で燃焼チャンバと流れ連通した単一のノズルを備える燃焼除害システムに入口組立体を提供することが分かる。入口パイプとノズルとの間の接続部は、下流側に鋭い不連続部を提供し、流れの膨張がノズル内に発生するようになる。この構成は、既存の構成に優る、例えばＮＦ3を含有する排ガス流又はプロセスガスの増強した向上をもたらすことを示している。実際に、この構成による単一ノズルの性能は、既存のバーナー組立体で使用される複数の別々のノズルの性能を上回っている。
【０１０５】
（２次ガス流）
上述したように、除害を更に向上させるために、２次ガス流を導入することができる。図９は、１つの実施形態による入口ノズル（明瞭さを向上させるために図示せず）によって定められたガス容積部が、燃焼チャンバ（やはり、明瞭さを向上させるために図示せず）に排気しているのを示している。このガス容積部を定める入口ノズルは、図１〜図７に示す（及び特に図３及び図４に示す）入口ノズルと類似しているが、ロフト状の移行部分２５０は、円形から非円形に、すなわち、入口アパーチャから直接にバッフルアパーチャ２７０に移行している。換言すると、入口部分２００は、円筒形セクション２３０から、バッフル部分２１０の外側縁部に移行するのではなく、バッフルアパーチャ２７０に直接移行する。これは、排ガス流の流れと交差するプレートがなく、バッフルアパーチャ２７０の不連続部によって生じる膨張及びバッフルアパーチャ２７０の下流側で生じる流れの膨張が依然として起こることを意味する。この実施形態では、燃焼チャンバ３００に排気する単一の入口組立体が設けられているが、図１及び図２に示すように、２以上の入口組立体を設けることができることが理解される。また、図９で分かるように、バッフルアパーチャに近いガス容積部の２つの肩領域３１０は、以下で説明するように、２次ガス流を供給するのに好適な位置である。
【０１０６】
図１０は、２次ガス流を導入するための６つの位置を示し、以下でシミュレーション結果を参照して説明する。各位置について、１つのランスを各肩領域３１０に配置して、ランスは、０．００４メートルの内径を有していた。ランス入口点は、Ｚ軸（図９を参照されたい）上でほぼ中心に配置され、外形形状を調整するためにｘ方向でのみ移動した。１つの実施形態では、図２３に示すように、ランス入口点はＺ軸（図９を参照されたい）上で中心に配置され、外形形状を調整するためにＸ方向及びＺ方向の両方に移動した。
【０１０７】
（構成１−肩領域に垂直方向）
３つの位置を試行した。
（ｉ）バッフルアパーチャに隙間なく；
（ｉｉ）肩領域上で中心に配置；及び
（ｉｉｉ）出口部分ノズルボアの外側に隙間なく。
【０１０８】
（構成２−肩領域に水平方向）
１つの位置を試行した。
（ｉｖ）水平方向で肩領域３１０の頂部外側縁部に入り、半径方向でノズルボアの出口部分に入る。
【０１０９】
（構成３−肩領域に角度付き） 
１つの位置を試行した。
（ｖ）ランスを（ｉ）と同じ位置で肩領域３１０に導入したが、垂直（Ｙ）軸から１０°〜４０°の角度をつけており、ＸＹ平面でバッフルアパーチャから離れて角度をつけていた。１つの実施形態では、ランスを（ｉ）と同じ位置で肩領域３１０に導入したが、垂直（Ｙ）軸及びＺ軸の両方から２０°の角度がつけられ、バッフルアパーチャから離れた角度がつけられていた（図２３を参照されたい）。
【０１１０】
（構成４−バッフルアパーチャの真上でバッフルアパーチャに角度付き）
１つの位置を試行した。
（ｖｉ）ランスは、垂直線から１０°の角度で導入され、バッフルアパーチャの直ぐ上流側でＸＹ平面の入口部分から離れて角度がつけられた。
【０１１１】
これらの構成は、図１１〜図２１に例示されるように、２次ガス流なしの構成と共に、数値流体力学（ＣＦＤ）モデリングを使用してシミュレートした。結果として、様々な入口位置の混合及び流れプロファイルが示される。主要入口部分（２００Ａ）内の排ガス流の主プロセスフローは、３００ＳＬＭの窒素で１％のＮＦ3混合物として設定した。ランスは各々、３３ＳＬＭの酸素の流れを有していた。
【０１１２】
データは、２つの方法で提示される。１つは、酸素：ＮＦ3の比率を示す画像である。この比率は、範囲０〜２００に限定され、０はＮＦ3のみが存在することを示し、２００は酸素のみが存在する場合を示す。理想的には、低い混合の領域は、出口部分２２０Ａ内に及びその近傍で混合効果により消散されることになる。ＮＦ3のみ又は酸素のみの長い「噴射」は、効果のない混合の符号である。２つめは、入口組立体を通って燃焼チャンバに入る流れパターンを示す画像である。これは、流れの分割効果、従ってバーナーガスによる良好な混合の可能性が維持されているかどうかを示している。
【０１１３】
図１１は、ランス入口がないときの流れパターを示し、詳細には、バッフル部分と出口部分との間で膨張によって生じた流れパターン及び流れパターンがバーナーにどのように伝播するかを示している。
【０１１４】
図１２〜１４で分かるように、（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）で指定された垂直入口は、全て部分的に成功した。図１２は、入口位置（ｉ）における酸素：ＮＦ3の比率（上）及び出口部分より下方のガスの有効拡散（下）を示す。
【０１１５】
図１３は、入口位置（ｉｉ）における酸素：ＮＦ3の比率（上）及び出口部分より下方のガスの有効拡散（下）を示す。図１４は、入口位置（ｉｉｉ）における酸素：ＮＦ3の比率（上）及び出口部分より下方のガスの有効拡散（下）を示す。酸素及びＮＦ3の混合は、３つの設定全てで発生する。図１１のシステムの出口部分２２０Ａで見られる渦によって発生した、出口部分２２０Ａの下流側での燃焼チャンバ３００へのガスの拡散は、大部分は、出口部分２２０Ａの肩領域３１０への酸素の導入によって無効となる。
【０１１６】
無効化の範囲は、（ｉ）〜（ｉｉ）〜（ｉｉｉ）まで増加する。これは、恐らくは予想できることであり、酸素が渦内にほとんどが正接方向に導入されている間、設定（ｉ）において、及び（ｉｉｉ）において流れの方向に対して、これらはランス入口点に向かって回転している渦の一部を目標としているからである。
【０１１７】
図１５は、入口位置（ｉｖ）についての酸素：ＮＦ3の比率（上）及び出口部分より下方のガスの有効拡散（下）を示す。図１５で分かるように、位置（ｉｖ）は、３つの先行する選択肢（図１５、上の図）よりも遙かに短い酸素の「噴出」を有し、ＮＦ3とのより良好な混合を示唆しているが、燃焼チャンバ３００（図１５、下の図）へのガスの混合は有意に悪化しており、これは、渦が完全に破壊され、先行の選択肢に見られた流れの分裂はここでは見られないためである。加えて、出口部分２２０Ａから外への非対称形の流れに起因して、燃焼チャンバ３００からのガスは、出口部分２２０Ａにまで引き上げられ、これは望ましくない。
【０１１８】
図１６は、酸素：ＮＦ3の比率（上）と、垂直（長手方向）（Ｙ）軸から１０°に設定され、ＸＹ平面において入口部分から離れて角度がつけられた、入口位置（ｖ）についての出口部分より下方のガスの有効拡散（下）とを示す。図１７は、酸素：ＮＦ3の比率（上）と、垂直（長手方向）（Ｙ）軸から１５°に設定され、ＸＹ平面において入口部分から離れて角度がつけられた、入口位置（ｖ）についての出口部分より下方のガスの有効拡散（下）とを示す。図１８は、酸素：ＮＦ3の比率（上）と、垂直（長手方向）（Ｙ）軸から２０°に設定され、ＸＹ平面において入口部分から離れて角度がつけられた、入口位置（ｖ）についての出口部分より下方のガスの有効拡散（下）を示す。図１９は、酸素：ＮＦ3の比率（上）と、垂直（長手方向）（Ｙ）軸から３０°に設定され、ＸＹ平面において入口部分から離れて角度がつけられた、入口位置（ｖ）についての出口部分より下方のガスの有効拡散（下）を示す。
【０１１９】
図１６〜図１９で分かるように、１５°と３０°の間の角度付き入口は、１０°〜３０°の「最良の」範囲で良好に挙動する。これらは全て、分流効果をもたらすように渦を維持して、酸素が渦に正接方向で送給される（図８〜図１１）ことに起因して、酸素「噴出」を素早く消散させる。
【０１２０】
図２０は、酸素：ＮＦ3の比率（上）と、垂直（長手方向）（Ｙ）軸から４０°に設定され、ＸＹ平面において入口部分から離れて角度がつけられた、入口位置（ｖ）についての出口部分より下方のガスの有効拡散（下）を示す。図２０で分かるように、４０°では、角度は大き過ぎつつあり、混合効果は、図１５に位置（ｉｖ）によって示される完全水平入口によって見られる混合効果と類似している。
【０１２１】
図２２は、酸素：ＮＦ3の比率（上）と、垂直（長手方向）（Ｙ）軸及びＺ軸から２０°に設定され、入口部分から離れて角度がつけられた、入口位置（ｖ）についての出口部分より下方の有効拡散（下）を示す。図２２で分かるように、この構成は、渦を完全には破壊しないが、渦を破壊はするので、中央（ＸＹ）平面上にランスを有する構成ほど有効ではない。
【０１２２】
図２１は、入口位置（ｖｉ）の酸素：ＮＦ3の比率（上）と、入口位置（ｖ）についての出口部分より下方のガスの有効拡散（下）を示す。図２１で分かるように、酸素の導入は、位置（ｖｉ）を介して、バッフルアパーチャの直ぐ上流側で入口部分２００Ａに入る。これは、渦を破壊していいことが分かるが、データは非対称形であり、流れが不安定であることを暗示している。
【０１２３】
図８Ａから分かるように、ランスのないノズル構成は、バッフル部分の構成に応じたある範囲の破壊除去効率（ＤＲＥ）を示している。ＣＦＤデータと比較すると、結果的に良好なＤＲＥをもたらすバッフル構成は、図１１に見られる出口部分において渦を生成するのが見られるバッフル構成である。従って、追加の酸素又は他の２次ガス流を導入するときにこれらの渦を維持することが望ましい。ＣＦＤでは、酸素が正接方向に渦に流入するように同じ流れ方向で酸素を出口部分に斜めに導入することによって、ＮＦ3との酸素の良好な混合が生成され、更にＤＲＥを向上させる渦が維持されることを上記で述べた。
【０１２４】
実施形態では、側面ランスを有するスロットノズルを提供する。実施形態では、２次ガスを標準的ノズルシステムに導入するため、中央ランス又は同軸ノズルが必要となりことを理解している。スロットノズルの形状に起因して、この形状は、この手法には直ぐには好適ではない。しかしながら、プロセスガスが狭い隙間を通って膨張してより大きい扁円セクションに入る、スロットノズルの２つの「肩領域」』が存在する。ＣＦＤ分析では、ノズルの「肩領域」が、バーナーセクションへのプロセスガスの拡散を向上させる渦を生成し、従って、ＤＲＥを向上させると示唆している。ノズルのこの領域への何れかの側面ランスの注入は、この機能を損なわないことが理想的であろう。
【０１２５】
図９を参照しながら説明した入口組立体を参照して実施形態を説明してきたが、２次ガス流は、図１〜図７を参照して例示した入口組立体上の同様の位置に２次ガス出口を配置することによって供給できることが理解される。
【０１２６】
本発明の例示的な実施形態は、添付図面を参照して本明細書で詳細に開示したが、本発明は、この厳密な実施形態に限定されず、様々な変更及び修正は、特許請求の範囲及び均等物によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって達成できることは理解される。
【符号の説明】
【０１２７】
１０  ヘッド組立体
２０  ハウジング
３０  断熱体
４０  アパーチャ
５０  入口組立体
６０  断熱体
７０  視覚ガラス
７５Ａ  パイロット
１００  放射バーナー組立体
１１０  外側バーナー
１２０  プレナムハウジング
１３０  内側バーナー
２００、２００Ａ  入口部分
２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ  バッフル部分
２２０、２２０Ａ  出口部分
２３０  円筒形部分
２４０  入口アパーチャ
２５０  ロフト状部分
２６０  出口アパーチャ
２６０Ａ  円形出口アパーチャ
２７０、２７０Ａ、２７０Ｂ  バッフルアパーチャ
３００  燃焼チャンバ
３１０  肩領域
３３０Ａ、３４０Ａ  プレート
３３０Ｂ、３４０Ｂ  枢動プレート
３５０  ばね
ａ）  領域
ｒ１、ｒ２  拡散長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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