(57)【要約】【課題】製造プロセスツールからの流出ガス流を処理する改善された放射バーナおよび流出ガス流処理方法を提供することにある。【解決手段】本発明の放射バーナは製造プロセスツールからの流出ガス流を処理するものであり、多孔スリーブを備えた燃焼チャンバを有し、燃焼物質が、燃焼のために燃焼チャンバを通って多孔スリーブの燃焼面に近接して流れ、流出ガス流を燃焼チャンバ内に噴射するための少なくとも１つの流出ガスノズルと、前記燃焼面に近接した孔穿きライナとを更に有している。孔穿きライナを設けることにより、燃焼チャンバ内に入る燃焼物質を制御して流出ガス流を処理でき、かつ残留燃焼堆積物を受ける表面が形成される。したがって、ライナは、流出ガス流の処理効率を改善できるとともに、メインテナンス計画にしたがって、または放射バーナの性能が低下したときに、交換または浄化できる犠牲表面として機能できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造プロセスツールからの流出ガス流を処理する放射バーナにおいて、
多孔スリーブを備えた燃焼チャンバを有し、燃焼物質が、燃焼のために燃焼チャンバを通って多孔スリーブの燃焼面に近接して流れ、
流出ガス流を燃焼チャンバ内に噴射するための少なくとも１つの流出ガスノズルと、
前記燃焼面に近接した孔穿きライナとを更に有することを特徴とする放射バーナ。
【請求項２】
前記孔穿きライナは拡大可能なメッシュ状構造を有していることを特徴とする請求項１記載の放射バーナ。
【請求項３】
アクチュエータを有し、該アクチュエータは、前記拡大可能なメッシュ状構造体を燃焼チャンバ内の保持位置に保持しかつメッシュ状構造体の少なくとも一端を拡大位置に変位させるべく作動することを特徴とする請求項２記載の放射バーナ。
【請求項４】
前記拡大可能なメッシュ状構造体は、前記保持位置にあるときの第１軸線方向長さと、前記拡大位置にあるときの第２軸線方向長さとを有し、第２軸線方向長さは第１軸線方向長さより大きいことを特徴とする請求項３記載の放射バーナ。
【請求項５】
前記拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときには燃焼チャンバの軸線方向長さに一致する軸線方向長さを有し、拡大位置にあるときには燃焼チャンバの軸線方向長さより大きい軸線方向長さを有することを特徴とする請求項３または４記載の放射バーナ。
【請求項６】
前記拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときに、隣接ターンから間隔を隔てるように配置されるスペーサを備えたコイルスプリングを有することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項７】
前記コイルスプリングは、円筒状基体および平板状基体の一方から形成されることを特徴とする請求項６記載の放射バーナ。
【請求項８】
前記スペーサは、前記コイルスプリング、環状リング、フェルールおよびコイルスプリングの表面を包囲する巻回コイルの表面からの少なくとも１つの突出部と、コイルスプリングの隣接ターン間に介在された隣接ターンを備えたひだ状コイルスプリングとを有することを特徴とする請求項６または７記載の放射バーナ。
【請求項９】
前記コイルスプリングおよびスペーサの寸法および位置は、孔穿きライナの選択された孔密度が得られるように選択されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１０】
前記孔穿きライナの孔密度が前記軸線方向長さに沿って変化していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１１】
前記燃焼チャンバは、前記少なくとも１つの流出ガスノズルに近接したノズル端と、前記少なくとも１つの流出ガスノズルから軸線方向に離れた排気端とを有し、孔穿きライナの前記孔の密度は前記排気端の方向に向かって低下していることを特徴とする請求項１０記載の放射バーナ。
【請求項１２】
前記燃焼チャンバは、前記排気端に近接したところまで軸線方向に延びている排気ゾーンを有し、孔穿きライナの前記孔密度は排気ゾーンの方向に向かって高くなっていることを特徴とする請求項１０または１１記載の放射バーナ。
【請求項１３】
前記燃焼チャンバは、前記ノズル端に近接したところまで軸線方向に延びているノズルゾーンを有し、孔穿きライナの前記孔密度はノズルゾーンの方向に向かって低くなっていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１４】
前記孔穿きライナは、ノズルゾーンに近接した部分には孔が穿けられていないことを特徴とする請求項１３記載の放射バーナ。
【請求項１５】
前記燃焼チャンバの周囲に配置された複数のノズルを有し、孔穿きライナの孔密度は、前記複数のノズルに周方向に近接して高くなっていることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１６】
前記孔穿きライナの浄化ゾーン上に洗浄流体を噴射する少なくとも１つのスプレーノズルを有し、孔穿きライナの孔密度は浄化ゾーンの方向に向かって低くなっていることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１７】
前記孔穿きライナはルーバが設けられたシートを有し、該シートのルーバは、燃焼チャンバ内の燃焼生成物を指向させるように配向されていることを特徴とする請求項１および１０〜１６のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１８】
前記孔穿きライナはルーバが設けられたシートを有し、該シートのルーバは、前記少なくとも１つのスプレーノズルからの洗浄流体が主面上に受けられるように配向されていることを特徴とする請求項１および１０〜１７のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１９】
前記孔穿きライナは、該孔穿きライナが燃焼チャンバ内に収容される収容位置と、孔穿きライナが燃焼チャンバから突出する非収容位置との間で軸線方向に変位できることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項２０】
前記洗浄流体を保持する洗浄タンクを有し、孔穿きライナは、非収容位置において洗浄タンク内に延びることを特徴とする請求項１９記載の放射バーナ。
【請求項２１】
前記孔穿きライナは、関連する流出ガスノズルを受入れる孔を有し、孔穿きライナを変位させることにより、前記孔が関連流出ガスノズルに対して移動され、流出ガスノズル上に位置する流出ガス処理堆積物を離脱させることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項２２】
製造プロセスツールからの流出ガス流を処理する方法において、
燃焼物質を燃焼チャンバの多孔スリーブに通して、多孔スリーブの燃焼面に近接して燃焼させる段階と、
流出ガス流を少なくとも１つの流出ガスノズルから燃焼チャンバ内に噴射する段階と、
燃焼面に近接して孔穿きライナを設ける段階とを有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
製造プロセスツールからの流出ガス流を処理する放射バーナ用の孔穿きライナにおいて、前記放射バーナが、多孔スリーブを備えた燃焼チャンバを有し、燃焼物質が多孔スリーブを通って多孔スリーブの燃焼面に近接して燃焼され、流出ガス流を燃焼チャンバ内に噴射する少なくとも１つの流出ガスノズルを更に有し、前記孔穿きライナが、燃焼面に近接して配置される形状を有しかつ構成されていることを特徴とする放射バーナ用孔穿きライナ。
【請求項２４】
添付図面を参照して本明細書に説明した放射バーナ。
【請求項２５】
添付図面を参照して本明細書に説明した方法。
【請求項２６】
添付図面を参照して本明細書に説明した放射バーナ用孔穿きライナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射バーナおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射バーナは既知であり、一般に、例えば半導体またはフラットパネルディスプレイ製造工業に使用される製造プロセスツールからの流出ガス流の処理に使用されている。このような製造中に、プロセスツールからポンピングされる流出ガス流中にはペルフルオロ化合物（ＰＦＣ）および他の化合物が存在する。ＰＦＣは、流出ガスから除去するのが困難でありかつ比較的高い温室活動を有することが知られているので、環境中へのＰＦＣの放出は好ましくない。
【０００３】
既知の放射バーナは、流出ガス流からＰＦＣおよび他の化合物を除去するのに燃焼を使用している。一般に、流出ガス流はＰＦＣおよび他の化合物を含有する窒素ガス流である。燃料ガスは流出ガス流と混合され、このガス流混合気は、多孔ガスバーナの出口面により横方向に包囲された燃焼チャンバ内に搬送される。燃料ガスおよび空気は同時に多孔バーナに供給され、出口面での無炎燃焼に影響を与える。多孔バーナを通る空気の量は、バーナに供給される燃料ガスだけでなく、燃焼チャンバ内に噴射されるガス流混合気中の全ての可燃物を消費するのに充分な量である。
【０００４】
製造される半導体の表面積が増大すると、流出ガスの流量も増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第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】
【０００６】
流出ガス流を処理する技術は存在するが、各技術はそれぞれの欠点を有している。したがって、流出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れている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様によれば、製造プロセスツールからの流出ガス流を処理する放射バーナが提供され、該放射バーナは、多孔スリーブを備えた燃焼チャンバを有し、燃焼物質が、燃焼のために燃焼チャンバを通って多孔スリーブの燃焼面に近接して流れ、流出ガス流を燃焼チャンバ内に噴射するための少なくとも１つの流出ガスノズルと、前記燃焼面に近接した孔穿きライナとを更に有している。
【０００８】
この第１態様は、流量の増大に伴う問題は、処理する必要のある流出ガス量が増大することを認識したものである。１つのアプローチは放射バーナのサイズを大きくすることである。しかしながら、第１態様は、このアプローチの問題は放射バーナ内の燃焼機構が複雑であり、放射バーナのサイズを単に増大させて流出ガスの増大した流量に一致させることは放射バーナの性能の低下をもたらすことを認識している。また、充分な性能を有する大きな放射バーナを作ることができるとしても、このような大型の放射バーナを既存の処理装置と製造現場で一体化させることは簡単でない。処理キャパシティを増大させる他のアプローチは、他の放射バーナを付加することである。しかしながら、第１態様はまた、このアプローチの問題は、このように他の放射バーナを製造現場で既存の処理装置と一体化することは容易でないことも認識している。第１態様は更に、放射バーナを通る流出ガスの流量を増大させることは可能であるが、流出ガスの流量増大は、無ＰＦＣ化合物により引き起こされる放射バーナ上への燃焼残留物すなわち堆積物の増大をもたらし、このため、時間の経過につれて放射バーナの性能を大幅に低下させることも認識している。
【０００９】
したがって、ガス除害装置（gas abatement apparatus）すなわち放射バーナが提供される。該放射バーナは燃焼チャンバを有している。燃焼チャンバは、燃焼物質が通る多孔スリーブすなわち透過性スリーブを有している。燃焼物質は、多孔スリーブの燃焼面に近接して、燃焼面の近くで、または燃焼面に隣接して燃焼する。１つ以上の流出ガスノズルが設けられ、該流出ガスノズルは、流出ガス流を燃焼チャンバ内に噴射する。燃料面に近接して、燃焼面の近くで、または燃焼面に隣接して、孔穿きライナ、多孔ライナ、またはパンチングされたライナが設けられる。流出ガス流を処理すべく、孔穿きライナを設けて、燃焼チャンバ内に通される燃焼物質を制御し、また、残留燃焼堆積物が受けられる面が形成される。したがって、ライナは、流出ガス流の処理効率を改善できるとともに、メインテナンス計画にしたがって、または放射バーナの性能が低下したときに、交換または浄化できる犠牲表面として機能できる。これにより、放射バーナを高流量で作動させることができ、かつ放射バーナのサイズを増大させたり、他の放射バーナを付加する必要を無くすことができる。
【００１０】
一実施形態では、孔穿きライナは、燃焼チャンバ内に収容される。したがって、ライナは燃焼チャンバ自体の内部に配置されて、燃焼残留物を受入れかつ燃焼チャンバの他のコンポーネンツを保護することができる。
【００１１】
一実施形態では、燃焼物質は、多孔スリーブの燃焼面に近接した燃焼ゾーン内で燃焼して燃焼生成物を発生し、また孔穿きライナは燃焼ゾーンに隣接して配置される。したがって、ライナは、燃焼生成物が発生される燃焼ゾーンに隣接して、燃焼ゾーンの近くに、または燃焼ゾーンに近接して配置される。ライナの正確な位置は、燃焼ゾーンの特性に基づいて変えることができる。本発明の実施形態では、燃焼生成物は例えば酸素を含む。
一実施形態では、孔穿きライナは、その少なくとも一部が、燃焼チャンバの軸線方向長さに沿って延びている。したがって、ライナは、燃焼チャンバの全部のまたは一部の軸線方向長さに沿って配置できる。
【００１２】
一実施形態では、孔穿きライナには複数の孔が空けられている。複数の孔を設けることにより、燃焼生成物を燃焼ゾーンから燃焼チャンバ内に流入させ、流出ガス流を混合しかつ処理することができる。孔を正確に配置することにより、燃焼チャンバ内に流入する燃焼生成物の流れに影響を与えかつ制御できることは理解されよう。
【００１３】
一実施形態では、孔穿きライナは、拡大可能なメッシュ状構造体からなる。拡大可能構造は、燃焼生成物が燃焼ゾーンから燃焼チャンバ内に通る孔を形成すると同時に、ライナが曲って堆積物を離脱させることを可能にする。
【００１４】
一実施形態では、放射バーナはアクチュエータを有し、該アクチュエータは、拡大可能なメッシュ状構造体を燃焼チャンバ内の保持位置に保持しかつメッシュ状構造体の少なくとも一端を拡大位置に変位させるべく作動する。これにより、メッシュ状構造体を燃焼チャンバ内の所望位置に保持できると同時に、メッシュ状構造体を拡大させて、該構造体上の堆積物を除去することができる。
【００１５】
一実施形態では、拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときの第１軸線方向長さと、拡大位置にあるときの第２軸線方向長さとを有し、第２軸線方向長さは第１軸線方向長さより長い。したがって、メッシュ状構造体を単に長手方向に拡大するだけで、孔を曲げて堆積物を離脱させることができる。
【００１６】
一実施形態では、拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときに、燃焼チャンバの軸線方向長さに一致する軸線方向長さを有し、この長さは、拡大位置にあるときに燃焼チャンバの軸線方向長さより大きい。本発明の多くの実施形態は、燃焼チャンバの出口に隣接する水カーテン構造体を設け、該水カーテン構造体が燃焼チャンバ内に伸長できるようにすることは理解されよう。
【００１７】
一実施形態では、拡大可能なメッシュ状構造体はコイルスプリングからなり、該コイルスプリングは、保持位置にあるときに隣接ターンから間隔を隔てるように配置されるスペーサを有している。他のメッシュ状構造体としてハニカム構造体または製織ソックス（woven sock）を使用できるが、軸線方向拡大時に外径を維持できる自己支持構造を形成できる点で、コイルスプリング構造体が特に有利であることは理解されよう。
【００１８】
一実施形態では、コイルスプリングは、円筒状基体および平板状基体の一方から形成される。
【００１９】
一実施形態では、スペーサは、コイルスプリング、環状リング、フェルールおよびコイルスプリングの表面を包囲する巻回コイルの表面からの少なくとも１つの突出部と、コイルスプリングの隣接ターン間に介在された隣接ターンを備えたひだ状コイルスプリング（pleated coil spring）とからなる。これらのスペーサを設けることにより、保持位置にあるときのスプリングの隣接ターン間の間隔を制御することができる。
【００２０】
一実施形態では、コイルスプリングおよびスペーサの寸法および位置は、孔穿きライナの選択された孔密度が得られるように選択される。コイルスプリングおよびスペーサのサイズを制御することにより、およびコイルスプリングのスペーサの位置を制御することにより、保持位置にあるときの孔のサイズを制御できる。
【００２１】
一実施形態では、孔穿きライナの孔密度が軸線方向長さに沿って変化している。したがって、孔の密度すなわち単位表面積当たりの量、またはライナの無孔表面積に対する孔表面積の比は、ライナの軸線方向長さに沿って変化する。ライナにおけるサイズおよび孔密度のこの変化は、燃焼チャンバの異なる部分における燃焼生成物の流量、濃度または量を変化させる補助をする。燃焼チャンバ内の燃焼生成物の流量、濃度または量を変化させれば、正しい位置での燃焼生成物の正しい量を与えることにより、流出ガス処理プロセスの効率を向上させる補助をする。
【００２２】
一実施形態では、燃焼チャンバが、少なくとも１つの流出ガスノズルに近接したノズル端と、少なくとも１つの流出ガスノズルから軸線方向に離れた排気端とを有し、孔穿きライナの孔密度が排気端の方向に向かって低下している。したがって、ライナの孔の密度は、ライナの軸線方向長さに沿って小さくなっている。すなわち、ライナの孔表面積の大きさは、排気端の方向よりも流出ガスノズルに向かって大きくなっている。このため、流出ガスが燃焼チャンバに流入する領域の近くの燃焼生成物の量が増大され、処理されない流出ガスが少ない排気端近くの燃焼生成物の量が減少される。
【００２３】
一実施形態では、燃焼チャンバは、排気端に近接したところまで軸線方向に延びている排気ゾーンを有し、孔穿きライナの孔密度は排気ゾーンの方向に向かって高くなっている。したがって、排気端近くのライナの領域は大きい孔表面積密度を有し、流出ガスの処理が有効でない排気端近くの燃焼生成物の濃度を増大させる。
【００２４】
一実施形態では、燃焼チャンバは、ノズル端に近接したところまで軸線方向に近接して延びるノズルゾーンを有し、孔穿きライナの孔密度はノズルゾーンの方向に向かって低くなっている。したがって、ノズル端近くのライナの領域は、小さい孔表面積密度を有し、残留物すなわち堆積物が、その浄化が困難な特別な性能低下を引き起こす領域内の燃焼生成物の濃度を低下させる。
【００２５】
一実施形態では、孔穿きライナは、ノズルゾーンに近接した部分には孔が穿けられていない。
【００２６】
一実施形態では、放射バーナは、燃焼チャンバの周囲に配置された複数のノズルを有し、孔穿きライナの孔密度は、複数のノズルに周方向に近接して高くなっている。したがって、ライナの孔表面積の大きさがノズル近くで増大しており、ノズルから噴射される流出ガス流の近傍でより多くの燃焼生成物を発生させる。これにより、燃焼生成物は、これらが流出ガス流と反応する必要が最もある領域内に確実に集中される。
【００２７】
一実施形態では、放射バーナは、孔穿きライナの浄化ゾーン上に洗浄流体を噴射する少なくとも１つのスプレーノズルを有し、孔穿きライナの孔密度は浄化ゾーンの方向に向かって低くなっている。したがって、洗浄流体は、ノズルからライナ上に噴霧される。洗浄流体がライナに衝突する領域内の孔密度は、洗浄流体がライナを通って多孔スリーブまたは放射バーナの潜在的に損傷を受ける虞のあるコンポーネンツに接触することを防止するため、小さくできるし或いは無孔にすることもできる。
【００２８】
一実施形態では、孔穿きライナは、メッシュ、ワイヤスクリーン、孔穿きシートおよびルーバが設けられたシートの１つからなる。
【００２９】
一実施形態では、ルーバが設けられたシートのルーバは、燃焼チャンバ内の燃焼生成物を指向させるべく配向されている。ルーバが、燃焼生成物の流れを燃焼チャンバ内の特定領域に指向させる機構、および洗浄流体がライナを通ることを防止する有効なバリヤの両方を構成することは理解されよう。
【００３０】
一実施形態では、ルーバが設けられたシートのルーバは、少なくとも１つのスプレーノズルからの洗浄流体を主面上に受けるように配向されている。したがって、ルーバの使用により、孔を浄化ゾーン内に設けることが可能になることは理解されよう。また、ルーバは一般に、長く、薄くかつ平らな部材であり、主面とは、ルーバの大きい面（一般に、上面または下面）であり、ルーバの縁部ではないことは理解されよう。
【００３１】
一実施形態では、孔穿きライナは、該孔穿きライナが燃焼チャンバ内に収容される収容位置と、孔穿きライナが燃焼チャンバから突出する非収容位置との間で軸線方向に変位できる。したがって、ライナは、燃焼チャンバ内で移動して燃焼チャンバから突出し、洗浄を行うことができる。このような変位は、スプレーノズルを設けることに加え、またはスプレーノズルを設ける代わりに行うことができることは理解されよう。
【００３２】
一実施形態では、孔穿きライナは、非収容位置において燃焼チャンバから完全に延びる。ライナを燃焼チャンバから完全に取外すと、その洗浄または交換を更に補助できる。
【００３３】
一実施形態では、放射バーナは洗浄流体を保持する洗浄タンクを有し、孔穿きライナは、非収容位置において洗浄タンク内に延びる。ライナを洗浄タンク内に浸漬すると、燃焼残留物を除去してライナを浄化することが補助される。
【００３４】
一実施形態では、放射バーナは、洗浄タンク内で孔穿きライナを撹拌する手段を有している。撹拌により、ライナの洗浄が更に補助される。
【００３５】
一実施形態では、孔穿きライナは、関連する流出ガスノズルを受入れる孔を有し、孔穿きライナを変位させることにより、孔が関連流出ガスノズルに対して移動され、流出ガスノズル上に位置する流出ガス処理堆積物を離脱させる。したがって、ライナを変位させる作用は、ノズル上に堆積された燃焼堆積物または残留物（これらの堆積物はノズルの性能を低下させる）の除去を容易にする。
【００３６】
一実施形態では、孔穿きライナは金属で作られる。金属ライナを設けることにより、洗浄時に、燃焼チャンバの多孔スリーブまたは他のコンポーネンツを洗浄するときに可能であるよりも大きい機械的応力および熱衝撃応力を加えることができる。
【００３７】
一実施形態では、孔穿きライナはニッケルからなる。
【００３８】
一実施形態では、燃焼ゾーンおよび孔穿きライナは円筒状である。
【００３９】
本発明の第２態様によれば、製造プロセスツールからの流出ガス流を処理する方法が提供され、この方法は、燃焼物質を燃焼チャンバの多孔スリーブに通して、多孔スリーブの燃焼面に近接して燃焼させる段階と、流出ガス流を少なくとも１つの流出ガスノズルから燃焼チャンバ内に噴射する段階と、燃焼面に近接して孔穿きライナを設ける段階とを有している。
【００４０】
一実施形態では、孔穿きライナは燃焼チャンバ内に収容される。
【００４１】
一実施形態では、燃焼物質は、多孔スリーブの燃焼面に近接した燃焼ゾーン内で燃焼して燃焼生成物を発生し、孔穿きライナは燃焼ゾーンに隣接して配置される。
【００４２】
一実施形態では、孔穿きライナは、その少なくとも一部が、燃焼チャンバの軸線方向長さに沿って延びている。
【００４３】
一実施形態では、孔穿きライナには複数の孔が穿けられている。
【００４４】
一実施形態では、孔穿きライナは、拡大可能なメッシュ状構造体からなる。
【００４５】
一実施形態では、上記方法は、拡大可能なメッシュ状構造体を燃焼チャンバ内の保持位置に保持する段階と、メッシュ状構造体の少なくとも一端を拡大位置に変位させる段階とを有する。
【００４６】
一実施形態では、拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときの第１軸線方向長さおよび拡大位置にあるときの第２軸線方向長さを有し、第２軸線方向長さは第１軸線方向長さより大きい。
【００４７】
一実施形態では、拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときに、燃焼チャンバの軸線方向長さに一致する軸線方向長さを有し、拡大位置にあるときに、燃焼チャンバの軸線方向長さより大きい。
【００４８】
一実施形態では、拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときに、隣接ターンとの間隔を隔てるように配置されるスペーサを備えたコイルスプリングからなる。
【００４９】
一実施形態では、コイルスプリングは、円筒状基体または平板状基体から形成される。
【００５０】
一実施形態では、スペーサは、コイルスプリング、環状リング、フェルールおよびコイルスプリングの表面を包囲する巻回コイルの表面からの少なくとも１つの突出部と、コイルスプリングの隣接ターン間に介在された隣接ターンを備えたひだ状コイルスプリングとからなる。
【００５１】
一実施形態では、上記方法は、孔穿きライナの選択された孔密度が得られるように、コイルスプリングおよびスペーサの寸法および位置を選択する段階を有する。
【００５２】
一実施形態では、孔穿きライナの孔密度は、軸線方向長さに沿って変化する。
【００５３】
一実施形態では、燃焼チャンバは、少なくとも１つの流出ガスノズルに近接したノズル端と、少なくとも１つの流出ガスノズルから軸線方向に遠位側の排気端とを有し、孔穿きライナの孔密度は排気端に向かって低下している。
【００５４】
一実施形態では、燃焼チャンバは、排気端に近接するところまで軸線方向に延びている排気ゾーンを有し、孔穿きライナの孔密度は排気ゾーンに向かって高くなっている。
【００５５】
一実施形態では、燃焼チャンバは、ノズル端に近接するところまで軸線方向に延びているノズルゾーンを有し、孔穿きライナの孔密度はノズルゾーンに向かって低下している。
【００５６】
一実施形態では、孔穿きライナは、ノズルゾーンに近接した部分が無孔である。
【００５７】
一実施形態では、噴射段階は、燃焼チャンバの周囲に配置された複数のノズルから噴射することからなり、孔穿きライナの孔密度は、複数のノズルに近接するところまで周方向に高くなっている。
【００５８】
一実施形態では、上記方法は、洗浄流体を、少なくとも１つのスプレーノズルから孔穿きライナの洗浄ゾーンに向けて噴射する段階を有し、孔穿きライナの孔密度は洗浄ゾーンに向かって低下している。
【００５９】
一実施形態によれば、孔穿きライナは、メッシュ、ワイヤスクリーン、ひだ状シートおよびルーバが設けられたシートのうちの１つからなる。
【００６０】
一実施形態では、ルーバが設けられたシートのルーバは、燃焼生成物を、燃焼チャンバ内に指向させるように配向されている。
【００６１】
一実施形態では、ルーバが設けられたシートのルーバは、少なくとも１つのスプレーノズルからの洗浄流体を主面上に受けるように配向されている。
【００６２】
一実施形態では、上記方法は、孔穿きライナを、該孔穿きライナが燃焼チャンバ内に収容される収容位置と、孔穿きライナが燃焼チャンバから突出する非収容位置との間で軸線方向に変位させる段階を有している。
【００６３】
一実施形態では、孔穿きライナは、非収容位置において、燃焼チャンバから完全に突出する。
【００６４】
一実施形態では、軸線方向に延びる段階は、孔穿きライナを、洗浄流体を保持する洗浄タンク内に延ばすことからなる。
【００６５】
一実施形態では、上記方法は、孔穿きライナを洗浄タンク内で撹拌する段階を有する。
【００６６】
一実施形態では、孔穿きライナは、関連する１つの流出ガスノズルを受入れる孔を有し、上記方法は、孔穿きライナを変位させて、関連する１つの流出ガスノズルに対して孔を移動させ、流出ガスノズルの外面上に堆積した全ての流出ガス処理堆積物を離脱させる段階を有している。
【００６７】
一実施形態では、孔穿きライナは金属で作られている。
【００６８】
一実施形態では、孔穿きライナはニッケルからなる。
【００６９】
一実施形態では、燃焼チャンバおよび孔穿きライナは円筒状である。
【００７０】
本発明の第３態様によれば、製造プロセスツールからの流出ガス流を処理する放射バーナ用の孔穿きライナが提供され、放射バーナは、多孔スリーブを備えた燃焼チャンバを有し、燃焼物質が多孔スリーブを通って多孔スリーブの燃焼面に近接して燃焼され、流出ガス流を燃焼チャンバ内に噴射する少なくとも１つの流出ガスノズルを更に有し、前記孔穿きライナが、燃焼面に近接して配置される形状を有しかつ構成されている。
【００７１】
一実施形態では、孔穿きライナは燃焼チャンバ内に収容される形状を有している。
【００７２】
一実施形態では、燃焼物質は、多孔スリーブの燃焼面に近接した燃焼ゾーン内で燃焼して燃焼生成物を発生し、孔穿きライナは燃焼ゾーンに隣接して配置される形状を有している。
【００７３】
一実施形態では、孔穿きライナは、その少なくとも一部が、燃焼チャンバの軸線方向長さに沿って延びる寸法を有している。
【００７４】
一実施形態では、孔穿きライナには複数の孔が穿けられている。
【００７５】
一実施形態では、孔穿きライナは、拡大可能なメッシュ状構造体からなる。
【００７６】
一実施形態では、拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときの第１軸線方向長さおよび拡大位置にあるときの第２軸線方向長さを有し、第２軸線方向長さは第１軸線方向長さより大きい。
【００７７】
一実施形態では、拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときに、燃焼チャンバの軸線方向長さに一致する軸線方向長さを有し、拡大位置にあるときに、燃焼チャンバの軸線方向長さより大きい。
【００７８】
一実施形態では、拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときに、隣接ターンとの間隔を隔てるように配置されるスペーサを備えたコイルスプリングからなる。
【００７９】
一実施形態では、コイルスプリングは、円筒状基体または平板状基体から形成される。
【００８０】
一実施形態では、スペーサは、コイルスプリング、環状リング、フェルールおよびコイルスプリングの表面を包囲する巻回コイルの表面からの少なくとも１つの突出部と、コイルスプリングの隣接ターン間に介在された隣接ターンを備えたひだ状コイルスプリングとからなる。
【００８１】
一実施形態では、コイルスプリングおよびスペーサの寸法および位置は、孔穿きライナの選択された孔密度が得られるように選択される。
【００８２】
一実施形態では、孔密度は軸線方向長さに沿って変化する。
【００８３】
一実施形態では、孔密度は排気端に向かって低下する。
【００８４】
一実施形態では、孔密度は排気端に向かって高くなる。
【００８５】
一実施形態では、孔穿きライナの孔密度はノズルゾーンに向かって低下する。
【００８６】
一実施形態では、孔穿きライナは、ノズルゾーンに近接した部分が無孔である。
【００８７】
一実施形態では、孔穿きライナの孔密度は、複数のノズル領域に近接するところまで周方向に高くなっている。
【００８８】
一実施形態では、孔穿きライナの孔密度は洗浄ゾーンに向かって低下している。
【００８９】
一実施形態によれば、孔穿きライナは、メッシュ、ワイヤスクリーン、ひだ状シートおよびルーバが設けられたシートのうちの１つからなる。
【００９０】
一実施形態では、ルーバは、燃焼生成物を、燃焼チャンバ内に指向させるように配向されている。
【００９１】
一実施形態では、ルーバは、少なくとも１つのスプレーノズルからの洗浄流体を主面上に受けるように配向されている。
【００９２】
一実施形態では、ライナは、関連する流出ガス流を受入れる孔を有している。
【００９３】
一実施形態では、孔穿きライナは金属で作られている。
【００９４】
一実施形態では、孔穿きライナはニッケルからなる。
【００９５】
一実施形態では、孔穿きライナは円筒状である。
【００９６】
本発明の第４態様によれば、製造プロセスツールからの流出ガス流を処理する放射バーナの孔穿きライナが提供され、放射バーナは、多孔スリーブを備えた燃焼チャンバを有し、燃焼物質が多孔スリーブを通って多孔スリーブの燃焼面に近接して燃焼され、流出ガス流を燃焼チャンバ内に噴射する少なくとも１つの流出ガスノズルを更に有し、前記孔穿きライナが、燃焼面に近接して配置される形状を有しかつ構成されている。
【００９７】
他の特定の好ましい態様は、特許請求の範囲の独立項および従属項に記載されている。従属項に記載の特徴は独立項に記載の特徴と適宜組合わせることができ、これら以外の組合せも特許請求の範囲に明瞭に記載されている。
【００９８】
装置の特徴は１つの機能を提供するのに作動できるものとして説明されているが、このことは、この機能はもとより、この機能を提供するのに適合されまたは構成された機能をも含むことは理解されよう。
【００９９】
添付図面を参照して、本発明の実施形態を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の一実施形態による放射バーナを示す図面である。
【図２】図１に示したライナとノズルとの間の境界を示す拡大図である。
【図３】本発明の実施形態による異なる孔密度領域を示す図面である。
【図４】本発明の実施形態による異なる孔密度領域を示す図面である。
【図５】本発明の実施形態による異なる孔密度領域を示す図面である。
【図６】本発明の一実施形態によるライナの変位を示す図面である。
【図７】本発明の一実施形態によるライナの変位を示す図面である。
【図８】本発明の一実施形態による放射バーナを示す図面である。
【図９】本発明の一実施形態による放射バーナを示す図面である。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態によるコイルスプリングのターンを形成すべく巻回された構造を示す図面である。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態によるコイルスプリングのターンを形成すべく巻回された構造を示す図面である。
【図１０Ｃ】本発明の一実施形態によるコイルスプリングのターンを形成すべく巻回された構造を示す図面である。
【図１１】本発明の一実施形態によるコイルスプリングのターンの一部を示す側面図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるコイルスプリングのターンを形成すべく巻かれた構造を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【０１０１】
概要
本発明の実施形態をより詳細に説明する前に、最初に概要について述べる。前述のように、放射バーナの燃焼チャンバ内の状態は、燃焼チャンバ内への流出ガスの流量の変化により、燃焼残留物が燃焼チャンバ内の表面上に堆積する状態である。これらの残留物は、一般に、バーナ要素を通る燃焼物質の流れを妨げることにより、および流出ガス流を形成するノズルを閉塞することにより、燃焼チャンバの性能に影響を与える。また、残留物は、燃焼チャンバ内の燃焼の化学作用に影響を与える可能性がある。
【０１０２】
燃焼チャンバ内に孔穿きライナすなわち多孔ライナを設けることにより、バーナ要素および／またはノズルをこのような燃焼堆積物から保護できる。なぜならば、燃焼残留物はライナ上に堆積し、ライナは、バーナ要素またはノズル対して可能であるよりも便利におよび種々の異なる方法で浄化できるからである。例えば、ライナは、スクレーパを使用することにより、水をライナに噴射することにより、またはライナを拡げて孔の形状を変化させて堆積物を除去することにより機械的に浄化できる。一般にこのような浄化方法は、バーナ要素に対しては不可能であるか、バーナ要素に損傷を与えてしまう。この浄化方法は現場で行われるか、ライナを燃焼チャンバから取外すことにより行われる。再度述べるが、この方法は、バーナ要素またはノズルに対して行うには容易ではない。本発明のアプローチは、放射バーナに対しては容易にかつ高速で行うことを可能にする。
【０１０３】
また、ライナの機械的構造は、燃焼チャンバの燃焼特性を調節するように構成できる。例えば、ライナ内の孔は、燃焼チャンバ内の燃焼ガスの密度および流量に影響を与えるようにサイズおよび分布が定められる。また、孔のサイズおよび位置は、ライナの浄化に使用される浄化物質が燃焼要素に接触して損傷を与える可能性を防止または低減するように定められる。
【０１０４】
したがって、ライナを設けることにより、放射バーナの性能の改善を補助できることは理解されよう。
【０１０５】
放射バーナ-全体的構成および作用
図１は、本発明の一実施形態による放射バーナの全体を参照番号８で示す。放射バーナ８は、半導体またはフラットパネルディスプレイのプロセスツールのような製造プロセスツールから、一般に真空ポンピングシステムによりポンピングされる流出ガス流を処理する。流出ガス流は入口１０に受入れられる。流出ガス流は入口１０からノズル１２に搬送され、ノズル１２は、流出ガス流を燃焼チャンバ１４内に噴射する。この実施形態では、放射バーナ８は周方向に配置された４つの入口１０を有し、各入口１０は、それぞれの真空ポンピングシステムによりそれぞれのプロセスツールからポンピングされた流出ガス流を搬送する。或いは、単一のプロセスツールからの流出ガス流は複数の流れに分割され、各流れはそれぞれの入口に搬送される。各ノズル１２は、燃焼チャンバ１４の上面すなわち入口面を形成するセラミック頂板１８に形成されたそれぞれのボア１６内に配置されている。
【０１０６】
燃焼チャンバ１４は、上記特許文献１に開示されているような多孔バーナ要素２０で形成された出口面２１により形成された側壁を有している。バーナ要素２０は円筒状であり、円筒状の外側シェル２４内に保持されている。バーナ要素２０の入口面２３と円筒状の外側シェル２４との間にプレナム空間２２が形成されている。天然ガスまたはハイドロカーボンのような燃料ガスと空気との混合気が、１つ以上の入口ノズル（図示せず）を介してプレナム空間２２内に導入される。燃料ガスと空気との混合気は、バーナ要素２０の入口面２３からバーナ要素２０の出口面２１へと通過して、燃焼チャンバ１４内で燃焼される。
【０１０７】
燃料ガスと空気との混合比は、燃焼チャンバ１４内の温度を、処理すべき流出ガス流に適した温度に変えるべく変化される。また、燃料ガスと空気との混合気がプレナム空間２２内に導入される比率は、混合気がバーナ要素２０の出口面２１で可視炎なく燃焼するように調節される。燃焼チャンバ４０の排気口１５は開いており、燃焼生成物を放射バーナ８から排出できる。
【０１０８】
したがって、入口１０を通って受入れられかつノズル１２により燃焼チャンバ１４に供給された流出ガスは、バーナ要素２０の出口面２１の近くで燃焼する燃料ガスと空気との混合気により加熱される燃焼チャンバ１４内で燃焼されることは理解されよう。このような燃焼により燃焼チャンバ１４が加熱され、かつ燃焼チャンバ１４に供給される空気／燃料混合気（ＣＨ4、Ｃ3Ｈ8、Ｃ4Ｈ10）に基づいて、一般に７．５％〜１０．５％の範囲内で酸素のような燃焼生成物を形成する。この熱および燃焼生成物は燃焼チャンバ１４内の流出ガス流と反応し、流出ガス流を浄化する。例えば、ＳｉＨ4およびＮＨ3を流出ガス流中に供給すれば、これらが燃焼チャンバ１４内のＯ2と反応して、ＳｉＯ2、Ｎ2、Ｈ2Ｏ、ＮＯxを発生する。同様に、Ｎ2、ＣＨ4、Ｃ2Ｆ6が流出ガス流内に供給され、これらは燃焼チャンバＩ４内のＯ2と反応してＣＯ2、ＨＦ、Ｈ2Ｏを発生する。
【０１０９】
孔穿きライナ-固定装置
燃焼チャンバ１４内にはライナ４０が設けられている。この実施形態では、ライナ４０は円筒状であり、バーナ要素２０の出口面２１に隣接して燃焼チャンバ１４内に受入れられている。ガスと空気との混合気の燃焼は、バーナ要素２０の出口面２１に隣接する燃焼ゾーン２５内で行われる。この実施形態では、ライナ４０の外面４４は燃焼ゾーン２５に隣接して配置されており、燃焼生成物はライナ４０の孔を通って燃焼チャンバ１４内に流入する。しかしながら、バーナ要素２０の出口面２１に対するライナ４０の正確な位置は、燃焼チャンバ１４内の状態を変えるべく変化させることができることは理解されよう。
【０１１０】
ライナ４０には多くの孔が開けられており、燃焼生成物が燃焼ゾーン２５から燃焼チャンバＩ４内に通ることを可能にしている。より詳細に後述するように、これらの孔のサイズおよび分布は、燃焼ゾーン２５から燃焼チャンバ１４内への燃焼生成物の分散および流れ容易になるように選択される。孔のサイズおよび分布はまた、ライナ４０の浄化中にバーナ要素２０を損傷から保護するように変えることができる。孔は種々の異なる方法で形成でき、例えば、ライナ４０の正しい位置に孔を形成すべくパンチングまたはローリングするか、ルーバを設けることもできる。
【０１１１】
この実施形態では、ライナ４０は２つの部分、すなわち円筒状セクションおよび頂板セクションから形成されている。円筒状セクションおよび頂板セクションは固定されている。頂板４６は、放射バーナ８の上方セクション６０と下方セクション６２との間にクランプされる半径方向外方の周方向フランジを有している。これにより、ライナ４０は燃焼チャンバＩ４内の所定位置に保持される。
【０１１２】
スプレーノズル
固定ライナ４０を浄化するため、セラミック頂板１８にはボア３０も設けられており、燃焼チャンバ１４の入口端には、ボア３０を通ってスプレーノズル３２が延びている。スプレーノズル３２には、アキュムレータから水のような洗浄流体が供給される。アキュムレータは、スプレーノズル３２から選択された量または一定量の流体（例えば水）を選択された圧力で分配するように作動する。スプレーノズル３２の幾何学的形状は、洗浄流体のスプレーパターンを定める。この例では、Ｉ２０°噴射ノズルが設けられており、該１２０°噴射ノズルは、洗浄流体を、ライナ４０のインパクトゾーン３４に衝突させる１２０°コーン（一定角度の公差を有する）に指向させる。
【０１１３】
熱いライナ４０の内面に接触する洗浄流体の機械的衝撃、気化および／または熱衝撃により、ライナ４０上に堆積した燃焼残留物が離脱される。
【０１１４】
ノズル浄化
図２により詳細に示すように、ライナ４０の頂板４６は孔を有し、各孔はそれぞれのノズル１２を受入れている。孔は頂板４６の立上り縁部４８により形成され、該立上り縁部４８は、ノズル１２の外面１３との締り嵌めを形成する公差を有している。頂板４６の立上り縁部４８の存在により、ノズル１２の外面１３上に堆積した燃焼残留物は、ライナ４０が燃焼チャンバ１４から取外されるときに掻き取られる。
【０１１５】
図１に示す実施形態では、ライナ４０の取外しは、放射バーナ８の上方セクション６０と下方セクション６２とを分離することにより達成される。しかしながら、より詳細に後述する実施形態では、ライナ４０は、上方セクション６０と下方セクション６２とを分離することなく変位させることができる。
【０１１６】
孔穿きライナ-変位可能構造
図６は、本発明の一実施形態による変位可能構造を示し、スプレーノズル３２は省略されている。ライナ１４を浄化するには、ライナは燃焼チャンバ１４の排気口１５から変位される。一般に、ライナ４０は水浴９０中に変位される。ライナ４０を水浴中に浸漬すると、機械的衝撃、気化および／または熱衝撃により燃焼残留物が離脱される。次にライナ４０は、水浴中で撹拌されるか、水浴自体を撹拌して浄化を容易にする。
【０１１７】
より詳しくは、孔穿きライナ４２は、アクチュエータ８２に連結された固定具８０により保持される。アクチュエータ８２は収容位置すなわち後退位置にあるところが示されている。円筒状の外側シェル２４が、下方チャンバ（全体を参照番号９２で示す）に連結されている。下方チャンバ９２は、燃焼チャンバ１４を出る処理された流出ガスの冷却を行う。処理された流出ガスは、円筒状チューブ８３に流入し、孔８５を通って流れ、出口８８から出る。円筒状チューブ８３は水カーテンを有し、該水カーテンは、水カーテンフィード８４により供給されかつＡ方向に流れる。冷却スプレー８６が、水カーテンの孔８５の方向に向けられている。冷却スプレー８６は、処理された流出ガスを冷却しかつ粒状物質を捕捉することを補助する。容器９２の下方部分には水浴９０が保持されている。
【０１１８】
図７は、孔穿きライナ４２が非収容位置すなわち突出位置にあるところを示す。孔穿きライナ４２は、アクチュエータ８２により水浴９０内に変位されている。孔穿きライナ４２の水浴９０内への浸漬により、残留堆積物が除去される。アクチュエータ８２の往復運動により、水浴９０内でライナ４２が撹拌される。アクチュエータ８２は、孔穿きライナ４２を燃焼チャンバ１４内に戻すべく後退させることができる。孔穿きライナ４２を変位させると、ノズル１２上の全ての残留物の除去が補助される。
【０１１９】
このような構成では、周方向フランジ５０が省略され、その代わりに、ライナ４０は固定具８０およびアクチュエータ８２により燃焼チャンバＩ４内に保持されることは理解されよう。この場合には、図１に示すように、変位機構がライナ４０を収容位置に戻すことができる。
【０１２０】
ライナ４０の変位により、ノズル１２の外面１３上の燃焼残留物が除去される。
【０１２１】
固定構造および変位可能構造の両方において、ライナ４０の内面４２と接触して機械的浄化を行う機械的スクレーパを挿入することができる。この代わりにまたはこれに加えて、機械的スクレーパを水浴９０内に配置して、ライナ４０の非収容位置への変位中にライナ４０と係合するように構成できる。
【０１２２】
孔穿きライナ-拡大可能なメッシュ構造
図８および図９には、本発明の一実施形態による放射バーナが示されている。この実施形態は、前述および後述の実施形態の全ての特徴を備えているが、スプレーノズル３２およびアクチュエータ８２が省略されている。それどころか、以下の説明から明らかになるであろうが、堆積物を除去すべくライナ４２Ａを拡げさせる改変型アクチュエータ８２Ａが設けられている。しかしながら、前述の実施形態と同様に、洗浄流体をライナ４２Ａ上に噴射するスプレーノズル３２および／またはライナ４２Ａを変位させるアクチュエータ８２を設けることもできることは理解されよう。
【０１２３】
この実施形態では、ライナ４２Ａは円筒状でありバーナ要素の出口面に隣接して燃焼チャンバ１４内に受入れられている。燃料ガスと空気との混合気の燃焼は、バーナ要素の出口面に隣接して燃焼ゾーン内で行われる。この実施形態では、ライナ４２Ａの外面は燃焼ゾーンに隣接して配置されており、このため燃焼生成物がライナ４２Ａの孔を通って燃焼チャンバ１４Ａに入る。しかしながら、バーナ要素および燃焼ゾーンの出口面に対するライナ４２Ａの正確な位置は、燃焼チャンバ１４Ａ内の状態を変えるべく変化させることができる。
【０１２４】
ライナ４２Ａは穿孔された拡大可能なメッシュであり、燃焼生成物が燃焼ゾーンから燃焼チャンバ１４Ａ内に通ることを可能にしている。これらの孔のサイズおよび分布は、より詳細に後述するように、燃焼ゾーンから燃焼チャンバ１４Ａ内への燃焼生成物の分散および流れを容易にするように選択される。また、孔のサイズおよび分布は、スプレーノズルを備えたこれらの実施形態のライナの浄化中にバーナ要素を損傷から保護すべく変えることができる。孔は種々の異なる方法で形成することができ、例えば、ライナ４２Ａはより詳細に後述するようにコイルスプリングから形成するか、製織ソックスで形成することもできる。
【０１２５】
この実施形態では、ライナ４２Ａは、２つの部分、すなわち円筒状セクションおよび頂板セクションで形成されている。円筒状セクションおよび頂板セクションは固定されている。頂板は、放射バーナの上方セクションと下方セクションとの間にクランプされる半径方向外方の周方向フランジを有している。これにより、ライナ４２Ａは、燃焼チャンバ１４Ａ内の所定位置に保持される。
【０１２６】
ライナ４２Ａが、上記方法で浄化すべく燃焼チャンバ１４Ａの排気口から変位される他の実施形態では、ライナ４２Ａは、改変型アクチュエータ８２Ａに加えて、アクチュエータ８２に連結された固定具によっても保持される。これにより、ライナ４２Ａを、拡大並びに浸漬でき、および／または前述のように手で掻き取ることができる。
【０１２７】
改変型アクチュエータ８２Ａは、頂板セクションとは反対側の端部４２Ｂに連結される。堆積物をライナ４２Ａから除去したい場合には、改変型アクチュエータ８２Ａが作動して、ライナ４２Ａの長さを図９に示すＢ方向に伸長させる。端部４２Ｂが変位されると、頂板セクションがライナ４２Ａを所定位置に保持する。改変型アクチュエータ８２Ａは、環状リングを用いて端部４２Ｂに連結される。ライナ４２Ａを拡大すると、ライナ４２Ａの孔が拡げられかつ曲げられて、全ての堆積物が離脱される。ライナ４２Ａがひとたび必要量だけ拡大されると、改変型アクチュエータ８２Ａが拡大を反転させ、ライナ４２Ａを図８に示すその保持位置に戻す。
【０１２８】
一般に、拡大は、孔のサイズを約１／２だけ拡げることを意図し、保持位置におけるライナ４２Ａの軸線方向長さの１／３〜２／３だけ伸長させる必要がある。
【０１２９】
この構造の長所は、簡単な機械的変位によって堆積物を離脱できることである。この変位は、図７に示した変位技術と比べて比較的迅速に行うことができ、かつ上記全ての技術と比べても燃焼チャンバ１４Ａ内の状態が及ぼす効果は小さい。
【０１３０】
前述のように、一実施形態ではライナ４２Ａはコイルスプリングを有している。図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、このようなコイルスプリングのターンを形成すべく巻かれる構造を示す。基体１００Ａ、１００Ｂが設けられる。基体は、ほぼ円形の横断面を有する円筒状にするか、ほぼ矩形の横断面を有する平板状にすることができる。
【０１３１】
基体１００Ａ、１００Ｂを包囲するかこれらから突出するスペーサ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃが設けられる。より詳しくは、小さい直径の基体（例えばワイヤ）からなるスペーサ１０２Ａは、基体１００Ａ、１００Ｂの外面の回りに巻かれる。スペーサ１０２Ｂは、基体１００Ａ、１００Ｂの表面から延びている突出部からなる。スペーサ１０２Ｃは、基体１００Ａ、１００Ｂの外面上に配置される環状リングまたはフェルールからなる。
【０１３２】
基体１００Ａ、１００Ｂの直径は、距離Ｄで示されている。基体１００Ａ、１００Ｂの１つの外面と、スペーサ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃの外面との間の距離は、距離ｄで示されている。スペーサ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃの長さは、距離ｌ（エル）で示されている。隣接するスペーサ同士の間の距離は、距離Ｌで示されている。距離ｄ、Ｄ、ｌおよびＬは、ライナ４２Ａが図１１に示すような保持位置にあるときの孔１０４のサイズおよび幾何学的形状を決定する。一般に、距離Ｄは約１．５〜２ｍｍであるのに対し、距離ｄは約２〜２．５ｍｍである。一般に、距離ｌおよびＬは、コイルスプリングの隣接ターン上のスペーサが接触するのを防止するように選択される。しかしながら、スペーサが接触することを望む場合には、これらの距離を調節できることは理解されよう。
【０１３３】
また、より詳細に後述するように、基体の長さに沿う距離ｄ、Ｄ、ｌおよびＬを変えることにより、ライナ４２Ａが保持位置にあるときのライナ４２Ａの孔の密度を変えることができることも理解されよう。
【０１３４】
図１２は、本発明の一実施形態による他のコイルリング構造を示すものである。この実施形態でも、基体１００Ａ、１００Ｂが設けられる。しかしながら、基体１００Ａ、１００Ｂを包囲するスペーサを設けるのではなく、別のスペーサ構造体Ｄが設けられる。このスペーサ構造体Ｄは、これ自体がコイルスプリングに形成され、該コイルスプリングのターンが基体１００Ａ、１００Ｂの隣接ターン同士の間に介在される。より詳しくは、スペーサ１０２Ｃはひだ状基体からなり、該ひだ状基体は、反復正弦波プロファイルまたは鋸歯状プロファイルの波型をなしており、次にコイルスプリングに巻かれる。波型により形成されるスペースは、保持位置にあるときに孔を形成する。
【０１３５】
ライナの孔-燃焼生成物の全体的制御
燃焼ゾーン２５から燃焼チャンバ１４内への燃焼生成物の導入を制御するため、孔のサイズおよび分布は図３に示すように変化されている。図面の明瞭性を高めるため、円筒状部分は矩形ネットとして示されている。
【０１３６】
理解されようが、セラミック頂板１８に隣接する領域７０には、ゼロまたは低密度の孔が設けられている。任意であるが、燃焼チャンバ１４の排気口１５に隣接する領域７４には、高密度の孔が設けられている。領域７０と領域７４との間の領域７２では、孔の密度が、領域７０に向かってより高くなる孔密度から、領域７４に向かってより低くなる孔密度まで孔密度が変化する。
【０１３７】
ノズル１２に近い領域７２に高密度の孔を設けることにより、燃焼チャンバ１４内で流出ガス流が燃焼する領域における燃焼生成物の分散を高める補助をする。一般に、出口１５に向かって孔の密度を低下させると、処理されない流出ガス流の量が減少するので燃焼生成物の量を減少させる。
【０１３８】
また、高密度の孔を有する領域７４を設けると、燃焼効率が低下し易い出口１５の近傍での燃焼生成物の密度も高められる。領域７０での孔密度を低下させると、流出ガス流が燃焼チャンバ１４内で殆ど燃焼を受けない領域での燃焼生成物の分散を低下させる補助をする。
【０１３９】
ライナの孔-燃焼生成物の流れ-ノズルの最適化
燃焼ゾーン２５から燃焼チャンバ１４内への燃焼生成物の導入を制御するため、孔のサイズおよび分布は図４に示すように変化される。図面の明瞭性を高めるため、円筒状部分は矩形ネットとして示されている。
【０１４０】
図１に示した実施形態では、周方向に等間隔を隔てた４つのノズル１２が設けられている。図４では、これらのノズル１２の相対位置が概略的に示されている。これらの各ノズル１２の近傍での燃焼生成物の存在を集中させるため、領域１２Ａ内の孔密度を、領域１２Ｂ内の孔密度に比べて高くする。
【０１４１】
ノズル１２の特定個数および形状に応じて、領域１２Ａ、１２Ｂの正確な位置を変えて一致させることができることは理解されよう。
【０１４２】
ライナの孔-スプレー保護
バーナ要素２０への損傷を防止するため、孔のサイズおよび分布は、図５に示すように変えることができる。図面の明瞭性を高めるため、円筒状部分は矩形ネットとして示されている。
【０１４３】
理解されようが、ゼロまたは低密度の孔の領域３４が設けられている。これにより、スプレーノズルから噴射される洗浄流体が、ライナ４０を通ってバーナ要素２０に接触し、これに損傷を与える傾向が防止されまたは低減される。
【０１４４】
孔ではなくルーバを使用する実施形態では、ゾーン３４を設ける必要がないことは理解されよう。
【０１４５】
ライナの孔-密度の組合せ
燃焼生成物制御およびスプレー保護を行うため、図３、図４および／または図５に示された密度を組合せて、孔穿きライナにとって適した密度プロファイルに到達することができる。より詳しくは、例えばゾーン７０、７４は省略できる。
【０１４６】
前述のように、シラン、クロロシランおよびオルガノシラン等の流出ガスを処理すると、ＳｉＯ2およびＳｉ3Ｎ4等の固体副生成物が生成される。堆積速度が大きいため、一般に光電子太陽電池およびフラットパネルディスプレイの製造中に発生されるこれらのガスの処理には乱流炎バーナが使用される。
【０１４７】
本発明の実施形態では、バーナ要素と燃焼チャンバとの間には孔穿きスクリーンが介在される。例えば、直径７インチのバーナ要素の中に直径６インチのスクリーンが取付けられる。バーナは慣用的な方法で燃焼され、孔穿きスクリーンは、燃焼チャンバに対するガスパージ放射境界を形成する。スクリーンは、種々のヘッド固定具が突出できるように穿孔された金属板、例えばパイロットバーナ、プロセスノズル、熱電対等でキャップをすることができる。これにより、通常は堆積し易いがベース部品より実質的に頑丈な材料（この材料として、現在、ヘッドの断熱用のセラミックファイバ、およびバーナ要素用の複合金属ファイバ／セラミックファイバがある）で作られた領域をカバーする犠牲表面が形成される。孔穿きスクリーンを設けることにより、浄化できる表面が形成される。一実施形態では、部品は、高圧スプレーノズルからの衝撃水滴により浄化される。他の実施形態では、ライナはアクチュエータに取付けられており、ライナをバーナから移動させて、バーナの直ぐ下の水タンク中に浸漬することができる。
【０１４８】
スクリーンは、圧延および溶接により作られた簡単な孔穿きシートで形成されるか、ルーバがパンチングされており、燃焼副生成物は下方に移動できるが、いかなる水スプレーまたはスチームもバーナの表面と接触することが防止される（燃焼チャンバの頂部を通り得る場合）。或いは、編みワイヤスクリーンまたは編組ワイヤスクリーンを用いることもできる。
【０１４９】
ライナは、燃焼チャンバの高温酸化条件に耐えかつ浄化時の大きい熱衝撃にも耐える必要がある。したがって、ライナにはインコネル６００または同様な合金を含めることができる。或いは、軟鋼に、重高リン無電極ニッケルめっきを施したものを使用できる。真空炉内で蒸煮温度（８００℃２５０℃）に加熱されるとき、ニッケルコーティングが軟鋼の表面内に流入し、次にリンが燃焼されて、約１４４０℃の融点を有する本質的に純粋なニッケルの無孔コーティングが残される。このコーティングは、リンの含有量にもよるが、８００℃〜１２００℃の融点を有する。
【０１５０】
前述のように、本発明の実施形態は、シラン、クロロシランおよびオルガノシラン等のプロセスガスの燃焼除害（combustive abatement）をもたらし、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等の固体副生成物を生成する。これらは、燃焼減少システム内の表面上、例えば放射バーナのヘッドセラミックおよびバーナライナ上に堆積する傾向がある。
【０１５１】
最高の燃焼減少性能（一定破壊に処理されたガスの１リッタ当たりの燃料使用量すなわち除去効率レベルに関する性能）が得られるにも係わらず、このようなバーナは、最もザラザラした光電子太陽電池およびフラットパネルディスプレイを製造する性能の劣った乱流炎バーナに代わられてきた。しかしながら、本発明の実施形態は、放射バーナの効率および性能と簡単な乱流炎装置のサービス間の平均時間とを結合して、このようなプロセスの減少を行う構造を提供する。
【０１５２】
一実施形態では、孔穿きスクリーンが、放射バーナと燃焼チャンバとの間に介在されている。例えば、直径６インチのスクリーンが、直径７インチのバーナ内に取付けられている。バーナは慣用的な方法で燃焼され、孔穿きスクリーンは燃焼チャンバに対するガスパージ放射境界を形成する。スクリーンは、種々のヘッド固定具が突出できるように穿孔された金属板、例えばパイロットバーナ、プロセスノズル、熱電対等でキャップをすることができる。これにより、通常は堆積し易いがベース部品より実質的に頑丈な材料（この材料として、現在、ヘッドの断熱用のセラミックファイバ、およびバーナ要素用の複合金属ファイバ／セラミックファイバがある）で作られた領域をカバーする犠牲表面が形成される。
【０１５３】
他の実施形態では、スクリーンはワイヤから圧延される拡大スクリーンであり、ワイヤのターンをスクリーンの開度を定める相互分離状態に維持するためのワイヤに沿うスペーサを有している。スクリーンを浄化するため、スクリーンは、この下端部を下方に移動させることにより拡げられる（上端部は固定しておく必要がある）。スクリーンはクロスフィルタと同様であるが、ワイヤの間隔は、同サイズのワイヤで１ｍｍにする必要があろう。この方法は、水スプレー／スチーム洗浄方法が実用的でない、特に同心バーナに適用できる。
【０１５４】
以上、本発明の例示の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明したが、本発明は正確な実施形態に限定されるものではないこと、および特許請求の範囲に記載された範囲およびその均等物から逸脱することなく当業者がなし得る種々の変更を行うことができることは理解されよう。
【符号の説明】
【０１５５】
８  放射バーナ
１２  ノズル
１４  燃焼チャンバ
１５  排気口
２０  孔
２５  燃焼ゾーン
３２  スプレーノズル
４０  ライナ
４６  ライナの頂板
８０  固定具
８２  アクチュエータ
８６  冷却スプレー
９０  水浴
１００Ａ、１００Ｂ  基体
１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ  スペーサ
【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８】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成27年1月28日(2015.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造プロセスツールからの流出ガス流を処理する放射バーナにおいて、
多孔スリーブを備えた燃焼チャンバを有し、燃焼物質が、燃焼のために燃焼チャンバを通って多孔スリーブの燃焼面に近接して流れ、
流出ガス流を燃焼チャンバ内に噴射するための少なくとも１つの流出ガスノズルと、
前記燃焼面に隣接して燃焼チャンバ内に収容された孔穿きライナとを更に有することを特徴とする放射バーナ。
【請求項２】
前記孔穿きライナは拡大可能なメッシュ状構造を有していることを特徴とする請求項１記載の放射バーナ。
【請求項３】
アクチュエータを有し、該アクチュエータは、前記拡大可能なメッシュ状構造体を燃焼チャンバ内の保持位置に保持しかつメッシュ状構造体の少なくとも一端を拡大位置に変位させるべく作動することを特徴とする請求項２記載の放射バーナ。
【請求項４】
前記拡大可能なメッシュ状構造体は、前記保持位置にあるときの第１軸線方向長さと、前記拡大位置にあるときの第２軸線方向長さとを有し、第２軸線方向長さは第１軸線方向長さより大きいことを特徴とする請求項３記載の放射バーナ。
【請求項５】
前記拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときには燃焼チャンバの軸線方向長さに一致する軸線方向長さを有し、拡大位置にあるときには燃焼チャンバの軸線方向長さより大きい軸線方向長さを有することを特徴とする請求項３または４記載の放射バーナ。
【請求項６】
前記拡大可能なメッシュ状構造体は、保持位置にあるときに、隣接ターンから間隔を隔てるように配置されるスペーサを備えたコイルスプリングを有することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項７】
前記コイルスプリングは、円筒状基体および平板状基体の一方から形成されることを特徴とする請求項６記載の放射バーナ。
【請求項８】
前記スペーサは、前記コイルスプリング、環状リング、フェルールおよびコイルスプリングの表面を包囲する巻回コイルの表面からの少なくとも１つの突出部と、コイルスプリングの隣接ターン間に介在された隣接ターンを備えたひだ状コイルスプリングとを有することを特徴とする請求項６または７記載の放射バーナ。
【請求項９】
前記コイルスプリングおよびスペーサの寸法および位置は、孔穿きライナの選択された孔密度が得られるように選択されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１０】
前記孔穿きライナの孔密度が前記軸線方向長さに沿って変化していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１１】
前記燃焼チャンバは、前記少なくとも１つの流出ガスノズルに近接したノズル端と、前記少なくとも１つの流出ガスノズルから軸線方向に離れた排気端とを有し、孔穿きライナの前記孔の密度は前記排気端の方向に向かって低下していることを特徴とする請求項１０記載の放射バーナ。
【請求項１２】
前記燃焼チャンバは、前記排気端に近接したところまで軸線方向に延びている排気ゾーンを有し、孔穿きライナの前記孔密度は排気ゾーンの方向に向かって高くなっていることを特徴とする請求項１０または１１記載の放射バーナ。
【請求項１３】
前記燃焼チャンバは、前記ノズル端に近接したところまで軸線方向に延びているノズルゾーンを有し、孔穿きライナの前記孔密度はノズルゾーンの方向に向かって低くなっていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１４】
前記孔穿きライナは、ノズルゾーンに近接した部分には孔が穿けられていないことを特徴とする請求項１３記載の放射バーナ。
【請求項１５】
前記燃焼チャンバの周囲に配置された複数のノズルを有し、孔穿きライナの孔密度は、前記複数のノズルに周方向に近接して高くなっていることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１６】
前記孔穿きライナの浄化ゾーン上に洗浄流体を噴射する少なくとも１つのスプレーノズルを有し、孔穿きライナの孔密度は浄化ゾーンの方向に向かって低くなっていることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１７】
前記孔穿きライナはルーバが設けられたシートを有し、該シートのルーバは、燃焼チャンバ内の燃焼生成物を指向させるように配向されていることを特徴とする請求項１および１０〜１６のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１８】
前記孔穿きライナはルーバが設けられたシートを有し、該シートのルーバは、前記少なくとも１つのスプレーノズルからの洗浄流体が主面上に受けられるように配向されていることを特徴とする請求項１および１０〜１７のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項１９】
前記孔穿きライナは、該孔穿きライナが燃焼チャンバ内に収容される収容位置と、孔穿きライナが燃焼チャンバから突出する非収容位置との間で軸線方向に変位できることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項２０】
前記洗浄流体を保持する浄化タンクを有し、孔穿きライナは、非収容位置において浄化タンク内に延びることを特徴とする請求項１９記載の放射バーナ。
【請求項２１】
前記孔穿きライナは、関連する流出ガスノズルを受入れる孔を有し、孔穿きライナを変位させることにより、前記孔が関連流出ガスノズルに対して移動され、流出ガスノズル上に位置する流出ガス処理堆積物を離脱させることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項記載の放射バーナ。
【請求項２２】
製造プロセスツールからの流出ガス流を処理する方法において、
燃焼物質を燃焼チャンバの多孔スリーブに通して、多孔スリーブの燃焼面に近接して燃焼させる段階と、
流出ガス流を少なくとも１つの流出ガスノズルから燃焼チャンバ内に噴射する段階と、
燃焼面に隣接して燃焼チャンバ内に収容される孔穿きライナを設ける段階とを有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
製造プロセスツールからの流出ガス流を処理する放射バーナ用の孔穿きライナにおいて、前記放射バーナが、多孔スリーブを備えた燃焼チャンバを有し、燃焼物質が多孔スリーブを通って多孔スリーブの燃焼面に近接して燃焼され、流出ガス流を燃焼チャンバ内に噴射する少なくとも１つの流出ガスノズルを更に有し、前記孔穿きライナが、燃焼面に隣接して燃焼チャンバ内に配置される形状を有しかつ構成されていることを特徴とする放射バーナ用孔穿きライナ。
【国際調査報告】
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