(57)【要約】  除害装置の構成要素を製作するための方法が提供される。本方法は、構成要素の最適化された有限要素表現を定めるように、指定された構成要素特性に基づいて除害装置の反応室を定める構成要素の３Ｄモデル表現をメッシュ化する段階と、最適化された有限要素表現を製作する段階とを含む。このようにして、除害装置の構成要素の３Ｄモデルを作ることができ、これからその性能をモデル化できる。除害装置の動作に影響を与える構成要素の特定の特性を定めることができる。次に、これらの特性を用いて、メッシュ化を使用してこれらの特性を有する構成要素の最適化された有限要素表現を作ることができる（メッシュ化は、幾何学的対象物を一連の有限要素として表現する操作であることが理解されよう）。次に、最適化された有限要素表現を製作して、所望の特性を有する構成要素を高い信頼度で生産することができる。【選択図】図１
2021524566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成要素の最適化された有限要素表現を定めるように、指定された構成要素特性に基づいて除害装置の反応室を定める構成要素の３Ｄモデル表現をメッシュ化する段階と、
前記最適化された有限要素表現を製作する段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記メッシュ化する段階は、少なくとも１つの有限要素でメッシュ化する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記メッシュ化する段階は、前記３Ｄモデル表現を充填するように、前記有限要素を適合する段階を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記適合する段階は、前記３Ｄモデル表現を充填するように、前記有限要素を終点制約に基づいて適合する段階を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記終点制約は、前記有限要素が前記３Ｄモデル表現の表面を越えて突出することの防止を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記有限要素が前記３Ｄモデル表現の表面を越えて突出するのを防止するように、前記有限要素の組み合わせを選択する段階を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記有限要素が前記３Ｄモデル表現の表面を越えて突出するのを防止するように、前記有限要素を切り取る段階を備える、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記メッシュ化する段階は、前記指定された構成要素特性に基づいて前記有限要素の充填を調整する段階を備える、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記メッシュ化する段階は、前記有限要素の間の流体連通を調整するように、前記有限要素の充填を調整する段階を備える、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記充填を調整する段階は、
有限要素の表面を少なくとも部分的に充填する段階、
有限要素によって定められた空隙を少なくとも部分的に充填する段階、
有限要素の端部の厚さを変える段階、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記指定された構成要素特性は、透過率を定め、前記メッシュ化する段階は、前記透過率を提供するために有限要素の充填を調整する段階を含む、請求項８から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記充填を調整する段階は、前記透過性を提供するために、有限要素によって規定される空隙を少なくとも部分的に充填する段階、及び有限要素の端部の厚さを変化させる段階のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記指定された構成要素特性は、気孔率を定め、前記メッシュ化する段階は、前記気孔率を提供するために前記有限要素の充填を調整する段階を含む、請求項８から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記指定された構成要素特性は、前記構成要素を通る流体流を定め、前記メッシュ化する段階は、前記流体流を提供するために前記有限要素の充填を調整する段階を含む、請求項８から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記指定された構成要素特性は、前記構成要素からの流体流を定め、前記メッシュ化する段階は、前記流体流を提供するために前記有限要素の充填を調整する段階を含む、請求項８から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記指定された構成要素特性は、構造本体を定め、前記メッシュ化する段階は、前記構造本体を提供するために前記有限要素の充填を調整する段階を含む、請求項８から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記指定された構成要素特性は、部材を定め、前記メッシュ化する段階は、前記部材を提供するために前記有限要素の充填の構成を調整する段階を含む、請求項８から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記指定された構成要素特性は、前記構成要素の部位における材料を定め、前記メッシュ化する段階は、最適化されたセル状構造体を提供するために前記材料から作った有限要素を指定する段階を含む、請求項８から１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記材料は、触媒反応を助けるために配置される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記３Ｄモデル表現は、円筒形、鐘形、及び多面体形のうちの少なくとも１つの前記構成要素を定める、請求項１から１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記３Ｄモデル表現は、一定の厚さ及び変化する厚さのうちの一方の壁部を有する前記構成要素を定める、請求項１から２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記製作する段階は、付加製造を含む、請求項１から２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記メッシュ化する段階は、前記構成要素の有限要素表現を定めるために前記構成要素の前記３Ｄモデル表現をメッシュ化する段階、及び最適化されたセル状要素表現を提供するために、前記構成要素の前記セル状要素表現を前記指定された構成要素特性に基づいて最適化する段階を含む、請求項１から２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
請求項１から２３のいずれかに記載の方法によって形成された、除害装置の反応室を定める構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除害装置の構成要素を製作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
除害を行うための除害装置が公知であり、一般的に、例えば、半導体又はフラットパネルディスプレイの製造業で使用される製造処理手段からの排ガス流を処理するために使用される。このような製造時、処理手段からポンプ圧送される排ガス流には、残留ペルフルオロ化合物（ＰＦＣ）及び他の化合物が存在する。ＰＦＣは、排ガスから除去するのが難しく、ＰＦＣは、温室効果が比較的高いので環境に放出するのは望ましくない。
【０００３】
公知の除害装置は、熱を使用して、排ガス流からＰＦＣ及び他の化合物を除去する。一般的に、排ガス流は、ＰＦＣ及び他の化合物を含む窒素気流である。誘導加熱器、プラズマ又は燃焼は、排ガス流を処理するための熱を発生させるために使用される。例えば、燃焼装置において、燃料ガスは排ガス流と混合され、そのガス流混合物は、側面が有孔ガス燃焼器の出口表面によって取り囲まれた燃焼室の中に送られる。燃料ガス及び空気は、同時に有孔ガス燃焼器に供給され、出口表面で無炎燃焼に影響を及ぼし、有孔燃焼器を通過する空気量は、燃焼器への燃料ガス供給量だけでなく、燃焼室に噴射されるガス流混合物中の全ての可燃物を消費するのに十分であることを目指す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
除害装置は排ガス流の処理を助けるが、除害装置の製作が問題となる場合がある。従って、除害装置を製作するための改善された技術を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様によれば、構成要素の最適化された有限要素表現を定めるように、指定された構成要素特性に基づいて除害装置の反応室を定める構成要素の３Ｄモデル表現をメッシュ化する段階と、最適化された有限要素表現を製作する段階と、を含む方法が提供される。
【０００６】
第１の態様では、除害装置の構成要素を製作するための既存の技術に伴う問題は、これらの技術が複雑であり、除害装置の動作を規定するのが難しいことである点が認識されている。従って、方法が提供される。方法は、除害装置又はその構成要素を製作するためのものとすることができる。方法は、構成要素の３次元（３Ｄ）モデル表現又は定義をメッシュ化する段階を含むことができ、３Ｄモデルは、少なくとも除害装置の反応室を定める。メッシュ化する段階は、構成要素の指定された又は定められた特性に基づいて又はそれに応じて実行することができる。メッシュ化する段階は、構成要素の最適化された有限要素又はセル状表現を、指定された構成要素特性に基づいて定義又は生成することができる。つまり、３Ｄモデル表現をメッシュ化する段階は、構成要素の有限要素表現を生成するだけでなく、有限要素表現自体をその構成要素に必要な特性に基づいて最適化することができる。方法は、最適化された有限要素表現から構成要素を製作するステップを含むことができる。このようにして、除害装置の構成要素の３Ｄモデルを作ることができ、これからその性能をモデル化できる。除害装置の動作に影響を与える構成要素の特定の特性を定めることができる。次に、これらの特性を用いて、メッシュ化を使用してこれらの特性を有する構成要素の最適化された有限要素表現を作ることができる（メッシュ化は、幾何学的対象物を一連の有限要素として表現する操作であることが理解されよう）。次に、最適化された有限要素表現を製作して、所望の特性を有する構成要素を高い信頼度で生産することができる。
【０００７】
一実施形態では、メッシュ化する段階は、少なくとも１つの有限要素でメッシュ化する段階を含む。従って、３Ｄモデル表現は、１又は２以上の有限要素でメッシュ化することができる。
【０００８】
一実施形態では、メッシュ化する段階は、複数の有限要素でメッシュ化する段階を含む。従って、３Ｄモデル表現は、２以上の有限要素でメッシュ化することができる。
【０００９】
一実施形態では、メッシュ化する段階は、３Ｄモデル表現を充填するように有限要素を適合する段階を含む。従って、有限要素は、３Ｄモデル表現を充填する、その上に位置する、又は覆うように適合させることができる。
【００１０】
一実施形態では、適合させる段階は、３Ｄモデル表現を充填するように、有限要素を終点制約に基づいて適合させる段階を含む。従って、有限要素は、いかに良く適合するかの制約に従って、３Ｄモデル表現を充填する、その上に位置する、又は覆うように適合させることができる。
【００１１】
一実施形態では、終点制約は、有限要素が３Ｄモデル表現の表面を越えて突出することの防止を含む。従って、終点制約は、有限要素が３Ｄモデル表現の表面又は境界を越えて又は通り過ぎて突出又は延出するのを防止できる。
【００１２】
一実施形態では、方法は、有限要素が３Ｄモデル表現の表面を越えて突出するのを防止するように、有限要素の組み合わせを選択する段階を含む。従って、有限要素がモデル表現の表面又は境界を越えて突出又は延出するのを防止するために、有限要素の異なる組み合わせが選択できる。
【００１３】
一実施形態では、方法は、有限要素が３Ｄモデル表現の表面を越えて突出するのを防止するように、有限要素を切り取る段階を含む。従って、有限要素は、それらが３Ｄモデル表現の表面又は境界を越えて突出又は延出するのを防止するために、切り取る、切断する、又は細分することができる。
【００１４】
一実施形態では、各有限要素は規則的である。
【００１５】
一実施形態では、各有限要素は多面体である。
【００１６】
一実施形態では、各有限要素は、端部によって結合された表面を備える。
【００１７】
一実施形態では、表面は、開放される及び少なくとも部分的に充填されるの一方である。従って、表面は、充填されない、充填される、又は部分的に充填されるとすることができる。
【００１８】
一実施形態では、端部は、有限要素を定める足場（scaffold）を提供する。従って、端部、有限要素を形成する足場又は骨格を提供する又は定めることができる。
【００１９】
一実施形態では、表面及び端部の少なくとも一方は、平面及び湾曲しているうちの一方である。
【００２０】
一実施形態では、３Ｄモデル表現は構成要素の表面を定める。
【００２１】
一実施形態では、３Ｄモデル表現は構成要素の外面を定める。
【００２２】
一実施形態では、メッシュ化する段階は、有限要素の充填を指定された構成要素特性に基づいて調整する段階を含む。従って、有限要素が充填される量又は程度は、指定された構成要素特性に基づいて又はそれに応じて調整又は選択される。
【００２３】
一実施形態では、メッシュ化する段階は、有限要素の充填を調整して有限要素間の流体連通を調整する段階を含む。従って、有限要素間の流体連通の量を制御するために、有限要素が充填される量又は程度は変更又は選択することができる。完全に充填された有限要素では流体連通は不可能であるが、部分的に充填された又は完全に充填されていない有限要素では流体連通は可能であることが理解されよう。
【００２４】
一実施形態では、充填を調整する段階は、有限要素の表面を少なくとも部分的に充填する段階を含む。
【００２５】
一実施形態では、充填を調整する段階は、有限要素によって定まる空隙を少なくとも部分的に充填する段階を含む。
【００２６】
一実施形態では、充填を調整する段階は、有限要素の端部の厚さ又はアスペクト比を変える段階を含む。
【００２７】
一実施形態では、指定された構成要素特性は、透過性を定め、メッシュ化する段階は、透過性を与えるために有限要素の充填を調整する段階を含む。
【００２８】
一実施形態では、指定された構成要素特性は、構成要素の複数の領域の各々における透過性を定め、メッシュ化する段階は、構成要素の複数の領域の各々における有限要素の充填を調整して、その領域における透過性を提供する段階を含む。従って、構成要素の異なる領域、部分、区域、又は体積には異なる透過性を割り当てることができ、それらの領域内の有限要素の充填は、流体流を可能にするか又は制限してこれらの透過性を提供するために、それらの領域内で調整又は選択することができる。
【００２９】
一実施形態では、透過性は、流入透過性を含む。従って、透過性は、構成要素に入る流れが起こる比率とすることができる。
【００３０】
一実施形態では、透過性は、内部透過性を備える。従って、透過性は、構成要素内の流れが起こる比率とすることができる。
【００３１】
一実施形態では、透過性は、放出透過性を備える。従って、透過性は、構成要素から出る流れが起こる比率とすることができる。
【００３２】
一実施形態では、充填を調整する段階は、透過性を提供するために有限要素によって定められた間隙を少なくとも部分的に充填する段階を含む。
【００３３】
一実施形態では、充填を調整する段階は、透過性を提供するために有限要素の端部の厚さを変える段階を含む。
【００３４】
一実施形態では、指定された構成要素特性は、気孔率を定め、メッシュ化する段階は、気孔率を提供するために有限要素の充填を調整する段階を含む。
【００３５】
一実施形態では、指定された構成要素特性は、構成要素の複数の領域の各々で気孔率を定め、メッシュ化する段階は、その領域に気孔率を提供するために、構成要素の複数の領域の各々で有限要素の充填を調整する段階を備える。従って、構成要素の異なる領域、部分、区域、又は体積には異なる気孔率を割り当てることができ、それらの領域内の有限要素の充填は、流体流を可能にするか又は制限してこれらの気孔率を提供するために、それらの領域内で調整又は選択することができる。
【００３６】
一実施形態では、充填を調整する段階は、気孔率を提供するために有限要素の表面を充填する段階を含む。
【００３７】
一実施形態では、指定された構成要素特性は、構成要素を通る流体流を定め、メッシュ化する段階は、流体流を提供するために有限要素の充填を調整する段階を含む。
【００３８】
一実施形態では、指定された構成要素特性は、構成要素からの流体流を定め、メッシュ化する段階は、流体流を提供するために有限要素の充填を調整する段階を含む。
【００３９】
一実施形態では、流体流は、層流流体流及び乱流流体流のうちの少なくとも一方を含む。
【００４０】
一実施形態では、指定された構成要素特性は、構成要素の複数の領域の各々で流体流を定め、メッシュ化する段階は、その領域に流体流を提供するために、構成要素の複数の領域の各々で有限要素の充填を調整する段階を含む。従って、構成要素の異なる領域、部分、区域、又は体積には、異なる流体流を割り当てることができ、それらの領域内の有限要素の充填は、これらの流体流を提供するためにそれらの領域内で調整又は選択することができる。
【００４１】
一実施形態では、指定された構成要素特性は、構造本体を定め、メッシュ化する段階は、構造本体を提供するために有限要素の充填を調整する段階を含む。従って、有限要素は、構成要素内に構造本体を定めるために充填することができる。
【００４２】
一実施形態では、構造本体は、除害装置内において構成要素をシールするためのシール面を備える。
【００４３】
一実施形態では、指定された構成要素特性は、部材を定め、メッシュ化する段階は、部材を提供するために有限要素の充填の構成を調整する段階を含む。従って、有限要素は、一緒になって部材又は要素を形成するように充填することができる。
【００４４】
一実施形態では、部材は、構造部材及び熱部材の少なくとも一方を備える。
【００４５】
一実施形態では、熱部材は、構成要素の熱伝導率を制御するように構成される。
【００４６】
一実施形態では、構造部材は、構成要素に機械的剛性を与えるように構成される。
【００４７】
一実施形態では、指定された構成要素特性は、構成要素の部位における材料を定め、メッシュ化する段階は、最適化されたセル状構造体を提供するために材料から作った有限要素を指定する段階を含む。
【００４８】
一実施形態では、材料は、触媒反応を助けるために配置される。
【００４９】
一実施形態では、３Ｄモデル表現は、円筒形、鐘形、指頭形、及び多面体形のうちの少なくとも１つの構成要素を定める。
【００５０】
一実施形態では、３Ｄモデル表現は、一定の厚さ又は変化する厚さのうちの一方の壁部を有する構成要素を定める。
【００５１】
一実施形態では、製作する段階は、付加製造を含む。
【００５２】
一実施形態では、メッシュ化する段階は、スリーブの有限要素表現を定めるために構成要素の３Ｄモデル表現をメッシュ化する段階、及び最適化されたセル状要素表現を提供するために、構成要素のセル状要素表現を指定された構成要素特性に基づいて最適化する段階を含む。
【００５３】
第２の態様によれば、第１の態様の方法によって形成された除害装置の反応室を定める構成要素が提供される。
【００５４】
さらに特定の好ましい態様は、独立請求項及び従属請求項に記述されている。従属請求項の特徴は、必要に応じて独立請求項の特徴と組み合わせること、及び請求項に明示的に記述されている以外の組み合わせで組み合わせることができる。
【００５５】
装置の特徴が機能を与えるように動作可能であると説明される場合、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又は構成された装置の特徴を含むことが理解されよう。
次に、本発明の実施形態を添付の図面を参照してさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】一実施形態の主なステップを示すフローチャートである。
【図２Ａ】実施形態による構成要素の特徴を示す概略図である。
【図２Ｂ】実施形態による構成要素の特徴を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
実施形態をさらに詳細に検討する前に、まず概要を説明する。実施形態は、予め定めた動作特性を有する除害装置の構成要素を高い信頼度で製造するための技術を提供する。構成要素の３Ｄモデルが生成され、構成要素特性が定められる（構成要素に流入、流出、及び／又は通過する流体流の特性、構成要素の構造的、熱的、化学的、及び／又は物理的要件など）。これらの特性は、３Ｄモデルをメッシュ化する際に使用されて、これらの特性を含む構成要素の有限要素表現を提供する。換言すると、構成要素の有限要素表現を生成する際に、構成要素の特性は、各有限要素が充填される範囲及び何によって充填されるかに影響を与えるように指定することができる。例えば、構成要素の領域の表面の気孔率は、その表面を作る有限要素の充填面の数を制御することで及び／又はそれらの表面の頂点を結合する端部の厚さを変えることで制御できる。同様に、構成要素の領域の透過性は、有限要素がその領域で充填される程度を変えることによって制御できる。この場合も、このような充填は、有限要素の頂点を結合する端部の厚さを変えることによって実現できる。全体の構造部材は、天井面、リブ、又はフランジなどのその構造部材を定める有限要素を充填することによって形成できる。構成要素の異なる領域の物理的又は化学的特性は、構成要素の製作に使用される材料を制御することによって変えることができる。例えば、ある領域に高導電性材料を使用すること、他の領域に高絶縁性材料を使用することができる。同様に、ある領域に機械的に強い材料を使用すること、他の領域に機械的に弱い材料を使用することができる。次に、この有限要素表現は、構成要素を生産するために製作される。
【００５８】
構成要素は、通常、付加製造を使用して有限要素表現から構築され、その理由は、有限要素表現により、そのような付加製造技術に適したモジュラー式ビルディングブロックが得られるからである。
【００５９】
図１は、一実施形態の主なステップを示すフローチャートである。理解されるように、ステップは説明を容易にするために逐次的に示されているが、多くのステップは、使用する実施構成に応じて反復的に又は並行して実行できる。処理ステップは、通常、それらのステップを実行するようにプログラムされたコンピュータ（図示しない）によって実行される。製作は、通常、コンピュータ（図示せず）の制御下で作動する付加製造装置（図示しない）によって行われる。
【００６０】
３Ｄモデル生成
ステップＳ１において、除害装置の構成要素の３Ｄ空間モデルをコンピュータ上で動作するモデルプロセッサを使用して生成する。３Ｄ空間で構成要素を表現するために、様々な異なるモデリング技術、表現、又はフォーマットを使用できることが理解されよう。例えば、構成要素の形状を規定する表面、端部、頂点、及び／又は先端部（point）は、３Ｄ空間モデルで特定することができる。図２Ａ及び図２Ｂは、当該モデルを示す概略図を示す。図２Ａにおいて、（１）は通気性のないシール面／端部を示し、（２）は滑らかな内面を示し、（３）は選択的気孔率の外面を示し、（４）は構造体内に埋め込まれた触媒材料及び放射熱伝達を最小化する選択的「結合」による組成勾配を示し、（５）は中実（solid）を示し、（６）は多孔質材料を示し、（７）はノズルを示す。図２Ｂは鐘形であり、（８）は段階的気孔率を示す。モデルは、反応室のためのスリーブなどの除害装置の一部とすることができる。また、モデルは、通常、組み合わされた反応室及びヘッド組立体などの別個の構成要素から形成することができる、より大きな部分とすることもできる。
【００６１】
メッシュ化
ステップＳ２において、３Ｄ空間モデルは、１又は２以上の異なる有限要素又はセル状構造体を使用してメッシュ化プロセッサによって網状にされる。この場合も、このようなメッシュ化を行うために様々な異なる技術を使用できることが理解されよう。セル状構造体は、通常、端部で結合された多角形を有する多面体から形成される。メッシュ化する場合、２以上のタイプの多面体を使用することができる。さらに、使用する多面体のサイズは、必要に応じて様々とすることができる。セル状構造体は、構成要素を製作するために使用する付加製造技術に最も適したものに基づいて選択することができる。
【００６２】
メッシュ化する場合、終点制約を定めることができ、終点制約は、セル状構造体が３Ｄ空間モデルの表面又は境界を越えて延在できないように規定することができる。これを実現するために、メッシュ化プロセッサは、異なるセル状構造体の組み合わせを選択して及び／又はそれらのサイズを変化させてこれを実現することができる。状況によって、メッシュ化プロセッサは、これらの終点制約を実現するためにセル状構造体を切り取ること又は細分化することができる。
【００６３】
メッシュ化プロセッサが３Ｄ空間モデルをセル状構造体で満たすと、処理はステップＳ３に進む。
【００６４】
特性割当
ステップＳ３において、構成要素の全て、又はより一般的にはその一部に関する特性が割り当てられる。例えば、特定の領域における気孔率を定めること、又は領域を横切る気孔率勾配を定めることができる。同様に、領域を通る透過率又は領域を通る透過率勾配を定めることができる。同様に、領域の機械的強度又は熱伝導率を定めることができる。状況によっては、特定の領域における化学的性質又は材料を定めることができる。
【００６５】
これらの特性を用いて、メッシュ化プロセッサは、各セル状構造体に必要な材料を、そのセル状構造体を充填する方法と共に決定する。例えば、ある領域で低い気孔率が必要な場合、当該領域での気孔率を下げるために、当該領域におけるセル状構造体は、充填されること及び／又は構成要素の表面を形成する充填された面を有すること及び／又はそれらのセル状構造体を定める端部の厚さを大きくすることができる。逆に、より高い気孔率が必要な場合、当該領域での気孔率を大きくするために、当該領域におけるセル状構造体は、充填されないこと及び／又は構成要素の表面を形成する充填されていない面を有すること及び／又はそれらのセル状構造体を定める端部の厚さを小さくすることができる。その本体の領域を通る透過性を調整するために、構成要素の本体内のセル状構造体に同様のアプローチを使用することができる。同様に、熱特性は、表面を選択的に充填して（又は遮蔽して）放射熱伝達を調整することによって調整できる。
【００６６】
これらの技術は、構成要素内にソリッド構造（solid structures）を生成して、例えば、シール表面又は端部、強化支柱、接続フランジ、ねじ山、貫通穴、又は他の機械的構造体を提供するために、並びに構成要素のための正確な熱特性又は熱経路をもたらす構造体を提供するために利用することができる。
【００６７】
セル状構造体を形成するために２以上の材料を利用できる場合、これらの材料は、これらの特性を達成するためにメッシュ化プロセッサによって指定することもできる。同様に、構成要素内の様々な場所に正確な化学的特性を与えるために、異なる材料を指定することができる。
【００６８】
ステップＳ４において、最適化されたメッシュが定められる。最適化されたメッシュ内の各セル状要素は、充填されるか否か、充填される場合は、充填の範囲が指定される。異なる材料を指定できる場合、最適化されたメッシュ内の各セル状要素は、指定された材料から形成されるように定めることができる。
【００６９】
ステップＳ５において、構成要素は、例えば、３Ｄプリンティングなどの付加製造技術を使用して製作される。
【００７０】
実施形態は、気孔率及び幾何学形状が制御されたプリント円筒燃焼器構造を提供し、結果として出口表面は滑らかであり、燃焼器は、頑丈であり、掃除可能で洗浄可能であり、ガス流（メタン／プロパンなど）に適する。裏側（ガスが流入する場所）上には、所望のガス流が得られるように設計／適合できるセル状構造体がある。内側遮蔽面は、熱伝導率及び放射による熱損失を制御するために含むこともできる。追加のデザインは、プレナムに挿入して直接シールすることができるソリッド領域（solid areas）（典型的には、上面及び下面のリング／シール面）を有する。
【００７１】
これらのデザインを考慮して、構造体の全体的な幾何学形状を変更することができ、それによって鐘形プロファイル（ロケット燃焼器のような）もしくは正方形又は台形にすることができる。幾何学的特徴は、ガス流を制御するために、すなわち必要に応じてガス流を乱流又は層流にするために追加することができる。燃焼器の別の特徴は、段階的組成（材料）を有することであり、段階的組成は、触媒特性、すなわち燃焼器の厚さの中央の又は表面の貴金属を、熱的及び化学的理由で制御するために使用できる（外側のセラミックから内側の金属）。
【００７２】
実施形態は、特徴部、すなわちプレナムと接する多機能層を提供し、これらは成型すること又はシートから作ることができないので、従来方式では作ることができない。主な利点は、構造／幾何学形状／組成（材料密度、格子）及び流路を制御できることである。これは、燃焼器ノズルを好きな場所に配置できること、及び従来的に作り直す／製造するために必要となるコストの影響／困難性なしに、デザインを反復できることを意味する。実施形態では、発泡体又はセル状幾何学形状／格子構造に対してアルゴリズムが使用される。デザインは、要求に基づいて、様々な用途、すなわち生産量、ガス充填量などにカスタマイズすることができる。
【００７３】
実施形態は、用途、多層構成、格子／発泡体構造のバリエーション、外皮気孔率（幾何学的形状、例えば円形、三角形、六角形のメッシュ間隔グリッド位置決め）に応じて、適合された全体的な形状／幾何学的形状、特定用途向けサイズを提供する。使用する材料、すなわち金属、セラミック、ポリマー合金は、様々とすることができる。ノズルの構成、位置、及び数は様々とすることができる。必要に応じて、ノズルを取り囲み、流れを案内して乱流及び層流を促進する内部特徴を設けることができる。熱を抽出／管理するために内部溝を組み込むことができる。必要に応じて、強度を与えるために補強構造／リブを組み込むことができる。
【００７４】
実施形態は、燃焼器ライナー及び誘導加熱サセプタなどの、除害装置の３Ｄプリンティング構成要素のための技術を提供する。この技術は、誘導加熱除害システム用の小孔燃焼器又はサセプタとして使用する、多孔質ガス制御要素を作るために使用できる。
【００７５】
この技術は、１）３Ｄコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）環境、例えばＣａｔｉａにおいて立体形状をモデル化すること、２）形状を転送可能なフォーマット、例えばＳＴＥＰファイルでエクスポートすること、３）立体形状の網状発泡体レプリカを作るメッシュ化パッケージにインポートすること、４）発泡体形状を転送可能なフォーマット、例えばＳＴＥＰファイルで、３Ｄプリンティング用にエクスポートすること、を含む。
【００７６】
メッシュ化パッケージは、通常、基本構造を生成するための繊維の太さ、気孔率、１インチあたりの細孔などの「高レベル」パラメータを受け取る。メッシュ配列（立方体、四面体など）は選択可能である、又は１つのタイプが優先され／最適化される。下流の終端は、通常、途切れていない、すなわちブラブラする（dangling）端部を有していない。上流面の完全に閉塞された領域は、通常、固定物に適合するための取付け面として規定されることになる。選択されたセル面を閉じることによる上流面の部分的な閉塞は、通常、流れを制御するため、従って燃焼器の一部の発火率を制御するために使用される。異なる区域は、異なる気孔率をもつように定めることができる。
【００７７】
プリンティング用の興味ある材料：Ｆｅ−Ｃｒ−ＡＩ−Ｙ「ｆｅｃｒａｌｌｏｙ」、３１４ステンレス鋼は、燃焼器の基本的な材料とすることができる。０Ｃｒ２７ＡＩ７Ｍｏ２又は「フェロモリブデン」などの高温材料は誘導加熱用とすることができる。
【００７８】
実施形態では、多孔質形状は、計算流体力学（ＣＦＤ）パッケージ、例えばＳｔａｒ  ＣＣＭ＋内にロードされ、次に、多孔質材料の流動特性をモデル化するために「メッシュをメッシュ化する」。これは、選択的閉塞表面の下流において、流れがどのように発達するかを理解するのに特に適するであろう。同様に、燃焼器内における「実際の条件」のもとで裏面温度をモデル化することが有用となり得る。これらの情報を組み合わせることで、多孔質層の厚さの最適化が可能になり、最終的に材料を節約する。
【００７９】
実施形態は、以下の１又は２以上を有する燃焼器ライナーを提供する。すなわち、滑らかな下流面、ブラブラしていない繊維端部、頑丈で、掃除可能で、洗浄可能であること、残留酸素による表面発火率範囲に適すること、選択的に覆われて制御された流量／面発火率を提供し、上部及び下部（円筒形燃焼器の場合）の面を結合又はシールする裏面、ベルマウスを作るための流路の改良、導電率／不透明度の制御による制御された裏面温度、視線の光学的覆いを実現するために構造体にわたって規則的なパターンで選択的に覆って放射熱伝達を最小限に抑えることである。
【００８０】
本明細書には、本発明の例示的な実施形態が添付の図面を参照して詳細に開示されているが、本発明は、詳細な実施形態に限定されず、当業者であれば、特許請求の範囲及びそれらの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様々な変更及び修正が可能であることが理解されよう。
【符号の説明】
【００８１】
１  通気性のないシーリング表面／端部
２  滑らかな内面
３  選択的気孔率の外面
４  構造内に埋め込まれた触媒材料及び放射熱伝達を最小化する選択的「結合」による組成勾配
５  中実
６  多孔質材料
７  ノズル
８  段階的気孔率
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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