(57)【要約】  熱酸化機、選択触媒還元装置、または濾過用器具内で使用するための熱再生装置ブロック。ブロックは、少なくとも１本の中央流路（９０２）および５〜１２本の周囲流路（９０２）からなる規則的サブパターンを含むセル状パターンの複数の流路（９０２）を有する。各流路（９０２）は、加熱チャンバの開口部と流体連通しており、流体とブロック（９００）の間で熱交換している。周囲流路（９０２）は、そのそれぞれの中央流路（９０２）の中心まで実質的に等距離のところにある。流路断面形状は、丸形断面形状、長円形断面形状、多数のスプラインを伴う断面形状または楕円形断面形状のうちの１つであり、こうして、好ましくは、各中央流路（９０２）は、実質的に六角形、八角形または円形となっている。流路（９０２）間の内部壁は、流路９０２の部分間の流体連通を可能にするためのスリットを有していてよい。
2016537192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  内部壁を画定する複数の流路を有する変換器ブロックであって、これらの内部壁が前記ブロックを断面で見た場合にセル状パターンを画定し、こうしてこのパターンは、少なくもと１つの中央流路と複数の周囲流路からなる規則的なサブパターンを含んでいるブロック、
を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記複数の周囲流路がブロックの深さを貫通して延在して、流体がその中を流動できるようにしており、
ブロックの内部に近接している中央流路の各々が５〜１２本の周囲流路により取り囲まれており、
各中央流路が、４つを超える辺を有する形状をもつ断面形状を有しており、
各周囲流路がそのそれぞれの中央流路の中心まで実質的に等距離のところにある、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
−  前記複数の周囲流路がブロックを貫通して延在して流体がその中を流れることができるようにしており、各流路が加熱チャンバの開口部と流体連通しており、
−  ブロックの内部にある各中央流路が５〜１２本の周囲流路により取り囲まれ、各周囲流路がそのそれぞれの中央流路の中心まで実質的に等距離のところにあり、各流路が流体とブロックとの間で熱交換を行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
変換器が熱酸化機および／または触媒を含む、ことを特徴とする請求項１〜３の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項５】
各周囲流路が、そのそれぞれの中央流路の中心に対して実質的に等角度の放射パターンで配置されている、
ことを特徴とする請求項１〜４の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項６】
断面形状が、丸形断面形状、長円形断面形状、多数のスプラインを伴う断面形状または楕円形断面形状のうちの１つを含み、
こうして各中央流路が実質的に六角形、八角形または円形となっている、
ことを特徴とする請求項１〜５の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項７】
流路間の内部壁厚みに対する中央流路の水力直径の比率が、０．５８〜１９．４８の範囲内、好ましくは３．４７〜６．５３の範囲内の１つの値にほぼ等しくなければならない、
ことを特徴とする請求項１〜７の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項８】
ブロックの外部壁が内部壁の厚み以上の厚みを有する、ことを特徴とする請求項１〜７の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項９】
外部壁がセグメント化されている、ことを特徴とする請求項１〜８の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１０】
流路間の内部壁のうちの１つ以上が、流路の部分間の流体連通を可能にするためのスリットを有し、こうしてスリットが好ましくは内部壁の厚みのほぼ３分の１以上の最小幅を有している、
ことを特徴とする請求項１〜９の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１１】
流路の部分間の流体連通を可能にするためにブロック内に溝または開口部をさらに含み、
こうしてブロック内の溝または開口部が好ましくは内部壁の厚みのおよそ３分の１以上の最小幅を有している、
ことを特徴とする請求項１〜１０の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１２】
内部壁が、初期粒子成長を減少させるためブロックの１つ以上の端部に近接してテーパー付き縁部を有する、
ことを特徴とする請求項１〜１１の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１３】
流路に塗布されたケイ素耐性コーティングをさらに含む、ことを特徴とする請求項１〜１２の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１４】
再生熱プロセスを実施する器具内における、回収、蓄積および／または回収または蓄積された熱または熱エネルギーの放出を目的とする、
ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の装置の使用。
【請求項１５】
再生熱プロセスが、再生熱排ガス精製、装置と気体流または液体流との間の再生熱交換、通気メタンガス、坑内空気または窒息性ガス、ＶＯＣ含有気体流および／または、他の可燃性物質または加熱無害化が可能な他の構成成分によって汚染された気体流の再生熱焼却からなる群のうちの１つである、
ことを特徴とする請求項１４に記載の使用。
【請求項１６】
熱酸化機、選択触媒還元装置、または濾過用器具内における、ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して熱酸化機を含む変換器に関し、より詳細には改良型ブロック流路の幾何形状および配置に関する。
【０００２】
本特許は、２０１３年８月３０日に出願された米国特許出願第１４／０１５，５４４号に対する優先権を請求するものである。上記米国特許出願は、その全体が参照により本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００３】
熱酸化機は、ブロックと気体または液体流の間で熱交換するため、耐火性材料を伴うブロック（たとえば耐火性要素）を有する。
典型的に、ブロックに関連する問題点は、熱効率と耐目詰まり性である。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書では、熱酸化機のブロックの耐目詰まり性および／または熱効率を改善するための装置および方法が説明されている。
熱酸化機が説明されているものの、記載の方法および装置は、選択触媒還元装置（「ＳＣＲ」）、触媒などを含む他の変換器ブロックにも適用可能である。
１つの記載された例示的装置は、内部壁を画定する複数の流路を有する変換器ブロックを含み、これらの内部壁はブロックを断面で見た場合にセル状パターンを画定している。
パターンは、ブロックの内部に近接する少なくもと１つの中央流路と複数の周囲流路からなる規則的なサブパターンを含んでいる。
付加的にまたは代替的に、規則的サブパターンは同様に２つ以上の中央流路（すなわち、前記サブパターンの中央部域内に位置設定され複数の周囲流路によって取り囲まれている流路）を有していてよい。
優先的には、少なくとも２つ、３つまたはそれ以上のサブパターンが、他のサブパターンの隣接する配置と共に前記パターンを形成している。
さらに、パターンは同様に、いくつかの歪められたまたは減少したサブパターン（すなわち、パターンを形成する規則的サブパターンの大部分から少なくとも或る程度逸脱したサブパターンであって、ここで逸脱は、異なる周囲流路数および／または異なる寸法および／または形状などを有する少なくとも１つの周囲流路からなる）を含んでいてもよい。
【０００５】
別の例示的装置は、内部壁を画定する複数の流路を有する変換器ブロックを含み、これらの内部壁は前記ブロックを断面で見た場合にセル状パターンを画定している。
パターンは、ブロックの内部上の少なくもと１つの中央流路とブロックの内部に近接する複数の周囲流路からなる規則的なサブパターンを含んでいる。
各中央流路は、５本以上の周囲流路によって取り囲まれており、内部壁は、各中央流路の周囲に沿って変動する厚みを有する。
付加的にまたは代替的に、規則的サブパターンは同様に２つ以上の中央流路（すなわち、前記サブパターンの中央部域内に位置設定され複数の周囲流路によって取り囲まれている流路）を有していてよい。
好ましくは、少なくとも２つ、３つまたはそれ以上のサブパターンが、他のサブパターンの隣接する配置と共に前記パターンを形成している。
さらに、パターンは同様に、いくつかの歪められたまたは減少したサブパターン（すなわち、パターンを形成する規則的サブパターンの大部分から少なくとも或る程度逸脱したサブパターンであって、ここで逸脱は、異なる周囲流路数および／または異なる寸法および／または形状などを有する少なくとも１つの周囲流路からなる）を含んでいてもよい。
【０００６】
別の例示的装置は、変換器ブロックと、内部壁を画定しかつブロックの深さを貫通して延在して、流体がその中を流動できるようにしている複数の流路とを含む。
ブロックの内部に近接する中央流路の各々は、５〜１２本の周囲流路により取り囲まれており、各中央流路は４つ超の辺を有する形状をもつ断面形状を有している。
各周囲流路は、そのそれぞれの中央流路の中心まで実質的に等距離のところにある。
一部の実施例において、各流路は、流体とブロックとの間で熱交換する。
付加的にまたは代替的に、規則的サブパターンは同様に２つ以上の中央流路（すなわち、前記サブパターンの中央部域内に位置設定され複数の周囲流路によって取り囲まれている流路）を有していてよい。
好ましくは、他のサブパターンの隣接する配置と共に前記パターンを形成している少なくとも２つ、３つまたはそれ以上のサブパターンが存在する。
さらに、パターンは同様に、いくつかの歪められたまたは減少したサブパターン（すなわち、パターンを形成する規則的サブパターンの大部分から少なくとも或る程度逸脱したサブパターンであって、ここで逸脱は、異なる周囲流路数および／または異なる寸法および／または形状などを有する少なくとも１つの周囲流路からなる）を含んでいてもよい。
【０００７】
記載された別の例示的装置は、変換器ブロックと、ブロックを貫通して延在して流体がその中を流動できるようにしている複数の流路とを含む。
各流路は、加熱チャンバの開口部と流体連通しており、ブロック内部内の各中央流路は５〜１２本の周囲流路により取り囲まれている。
各周囲流路は、そのそれぞれの中央流路またはそれぞれのパターンまたはサブパターンのそのそれぞれの中央部域の中心まで実質的に等距離のところにあり、各流路は流体とブロックの間で熱交換する。
【０００８】
記載された別の装置は、変換器ブロックを貫通して延在して流体が中を流動できるようにしている複数の流路を含む。
ブロック内部の各中央流路は、４つ超の辺をもつ形状を有し、５本以上の周囲流路により取り囲まれている。
各周囲流路は、そのそれぞれの中央流路の中まで実質的に等距離のところにあり、流路間の内部壁厚みに対する中央流路の水力直径の比率は、０．５８〜６．５３の範囲内の値にほぼ等しくなければならない。
【０００９】
好ましい例示的装置は、粘土でできており、こうして、粘土との関係において適切な濃度で、さまざまな添加剤を添加または混合してよい。
これらの添加剤は、
炭化物、例えばＣ、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、および／またはＷＣ、および／または
酸化物、例えばＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ2、ＢｅＯ、ＣｏＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏ、および／または
カルコゲン化物、例えばＣｄＳ、ＰｂＳ、ＺｎＳおよび／またはＰｂＴｅ、および／または
フッ化物、例えばＢａＦ２、ＣａＦ2、ＳｒＦ2、ＬｉＦおよび／またはＮａＦ、および／または
セラミクス用の他の添加剤材料、例えばＣｓＢｒ、ＣｓＣｌ、ＫＣ１、ＮａＢｒ、ＮａＣｌ、ＮａＩ、ＲｂＣｌ、ＴｉＢ2、ＺｒＢ2および／またはＳｉ3Ｎ4を含んでいるかまたはこれらで構成されていてよい。
第１の態様において、添加剤混合物は、原料として使用される粘土の種類によって左右されるが、一方別の態様は、例示的装置、好ましくは耐火性要素またはブロックを形成し生産するために使用される製造プロセスの種類またはタイプである。
製造プロセスは、粘土を適切な添加剤混合物と混合するステップと、粘土−添加剤混合物からグリーンパーツを形成するステップと、グリーンパーツを乾燥させるステップと、最後にグリーンパーツを硬化または焼成して最終的セラミック製品を入手するステップとを含む。
形成プロセスは好ましくは、押出し加工、スタンピングまたはボンディングプロセスであり得る。
押出し加工プロセスでは、粘土−添加剤−混合物がダイを通して押し出されてグリーンパーツを形成し、一方スタンピングにおいては、ダイ工具またはスタンピング工具が、予備成形され半径方向に安定化された粘土−添加剤−混合物スタック上にプレスされてグリーンパーツを形成する。
例示的装置の一部の特定の設計については、一部のサブコンポーネントが予備成形され（例えばスタンピングまたは射出成形技術による）、その後ボンディングプロセスにおいて互いにボンディングされる（すなわち、サブコンポーネントはボンディングされるかまたは糊着されて最終的グリーンパーツを形成する）。
【００１０】
粘土−添加剤−混合物の組成ならびに形成プロセスおよび／または硬化プロセスのためのプロセスパラメータに影響を及ぼす別の態様は、装置の好ましい使用に由来する。
熱酸化機内で耐火性要素またはブロックとして使用されるためには、粘土−添加剤−混合物でできた硬化済みのセラミックパーツは、好ましくは、以下の物理的特性を含んでいなければならない。
・  嵩密度：１．５〜３．５［ｇ／ｃｍ３］
・  ８００℃での熱膨張：１．８〜１３．１０-6［１／Ｋ］
・  熱キャパシタンス：６００〜１４００［Ｊ／ｋｇ／Ｋ］
・  吸水率［静水圧法ＤＩＮ  ＶＤＥ  ０３３５／２］：０〜１０％
・  熱伝導率：１．０〜２．５［Ｗ／ｍ／Ｋ］
【００１１】
記載された１つの方法は、変換器内の流路の耐目詰まり性を増大させるための関連方程式を決定するステップと、理論的粒子形成を利用して粒子形成をプロセッサにより計算するステップと、合体時間についての一般形態を用いて目詰まり時間を計算するステップと、反復的にカッパー因子を計算するステップと、流路の耐目詰まり性結果を決定するために二次因子を計算するステップと、耐目詰まり性結果および二次結果を出力するステップとを含む。
【００１２】
記載された別の例示的方法は、変換器内の流路の熱効率を増大させるための関連方程式を決定するステップと、過渡的熱対流方程式を用いてシステムの過渡的効果を計算するステップと、流路形態因子を使用する対流係数をプロセッサにより計算するステップと、流路について濡れ面積および占有面積を計算するステップと、流路の熱効率結果を決定するために二次パラメータを計算するステップと、熱効率結果および二次結果を出力するステップとを含む。
【００１３】
記載された実施例の一部は、熱酸化システムの内部に見られる耐火性材料または他の類似の材料を収納するブロックに関係する。
耐火性材料は、高温でその形状および構造を保持し、セラミクス、粘土材料、シリカ、ジルコニア、アルミナおよび／または酸化物、例えば石灰およびマグネシアを含んでいてよい。
耐火性材料の主要な分類としては、粘土系、アルミナ系、マグネシア、ドロマイト、炭化物、シリカ、ジルコンなどが含まれていてよい。
貴金属および鉄系耐火性材料も同様に存在する。
【００１４】
熱酸化ブロックは、ブロックと、ブロック内を通過するストリームの気体流または液体流との間で熱交換する。
ストリームはチャンバ内で加熱され、このチャンバ内で流体は、発熱反応で化学的に変換される（例えば発熱して酸化する）。
開示されている実施例は、ブロック（例えば耐火性要素）の断面設計に関係する。
開示されている実施例は同様に、流路（例えばセル、通路）または他の関連する任意の極めて重要な機構についての寸法的特性を計算するステップについても記載している。
ブロックを通る気体または液体流を定義するためのパラメータとしては、流路水力直径、内部壁幅および外部壁幅が含まれていてよい。
これらのパラメータは、流れの流体特性およびシステムの熱特性に関係するものであり、同様に、ブロックの偶発的目詰まりに影響を及ぼす。水力直径は、断面積をそのそれぞれの周囲に関連づけし、パイプ流のレイノルズ数を計算するために一般的に使用される。
目詰まりは、不純物を含有する気体または液体が、流路の表面壁に付着する可能性のある粒子を流路上に付与するにつれて発生する可能性があり、最終的にはこれらの粒子が流路に目詰まりを起こす（例えば閉塞させる）場合がある。
目詰まりは、付着防止コーティング（例えば耐ケイ素コーティング）または触媒コーティングを使用することによって削減できる。
触媒を含む触媒コーティングは、ＳＣＲプロセスにおいて塗布されて、存在する有害な化合物をさらに中和する。
【００１５】
熱酸化機ブロックは、概して、正方形流路設計を有するブロックを使用する。
正方形流路の縁部は通常、整列させられている（すなわち、横列セットは互いにオフセットされていない）。
以下で記載する方程式および比率は、公知の水力直径および正方形流路設計と比較した、改良型流路（例えばセル）設計に関係する。
記載の実施例によってわかるシステム性能の改良は、効率、流線形化または耐目詰まり（例えば耐閉塞）性、熱対流、流れよどみ、差圧および破壊除去効率（「ＤＲＥ」）の組合せのうちの１つ以上であり得る。
ＤＲＥは、（例えば揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」）などの）有害ガスの破壊尺度である。
ＶＯＣの破壊は、ＶＯＣが加熱されるにつれて酸化した（例えば他の化合物になった）時に発生する。
ＤＲＥは、退出するＶＯＣの質量または体積を、酸化機に入るＶＯＣの質量または体積で除することによって計算される（例えば、１ポンドのＶＯＣが退出する一方で１０ポンドのＶＯＣが流入した結果としての対応するＤＲＥは９０％のである）。
ブロックの極めて重要な特徴は、押出し加工およびスタンピングを含み得る現行の生産技術により制限されるかもしれない（例えば制限には、流路の配置、流路のサイズ、画定された部域内の流路の量などが含まれ得る）。
【００１６】
本明細書中に記載の実施例は、少なくとも１つの他のシステム性能因子と併せて、システム効率および／または耐目詰まり性（例えば、ブロックが閉塞するかまたは目詰まりするまでの時間を延長させる）を改善する。
記載されている１つの例示的ブロックは、熱伝導再生質量を利用し、流体とブロック間の熱交換を目的とする複数の流路を有する。
ブロック流路の幾何形状は、効率および／または耐目詰まり性を増大させるように設計され、システム性能因子を改善するための断面構造を提供するように製造される。
ブロックの流路内部壁の厚みは、公知の製造制限内でブロックの性能を高めるため、多数の因子によって定義されてよい。
さらに、ブロック自体の境界の幾何形状（例えば外部壁）は、ブロックの全体的性能をさらに改善するように調整されてよい。
【００１７】
流路の幾何形状の設計および流路間の間隔どりは、ブロックひいては熱酸化機の全体的性能に対して有為な効果を有する可能性がある。
さらに、流路の形状（例えば丸形、六角形、八角形、正方形、平行四辺形、楕円形、長円形など）は同様に、熱効率、耐目詰まり性および多くの他の性能尺度に有意な影響を及ぼすかもしれない。
少なくとも６本の他の周囲流路により取り囲まれた丸形断面形状の流路を使用することで、他の流路配置に比べて熱効率が著しく改善されるかもしれない。
一部の実施例では、中央流路の各々が実質的に六角形、八角形または円形である場合が好ましい。
【００１８】
同様に、６本の他の周囲流路に取り囲まれた六角形または八角形の断面形状を使用することで、耐目詰まり性は有意に改善される可能性がある。
目詰まりに至るまでの時間は、熱効率と併せて、考慮する必要のある１つの変数である。
粒子成長モデルが、粒子の合体ひいては目詰まりを考慮するための能力を提供してくれる、本開示の教示にしたがって記載されている実施例は、熱効率および／または耐目詰まり性を実質的に改善する流路の幾何形状および配置を記載している。
【００１９】
流路の一部の幾何形状が記述されているものの、流路の幾何形状は変動する場合があり、鋭いおよび／または丸味のある縁部を含み得る４つ超の辺を有する形状などの形状を含んでいてよい。
他の流路幾何形状としては、つねに９０度未満である交差接線角度を含み得る形状、直線セグメントまたはスプラインセグメントからなる形状、スプラインの組合せを伴う多角形を含む形状、および／または流体が流路を通って流動できるようにするための他の任意の適切な形状が含まれてよい。
【００２０】
本明細書中に記載の実施例のいずれも、熱酸化機、変換器、選択触媒還元装置、触媒または濾過器具内で使用可能である。
例示的装置の一部は、再生熱プロセスを実施する器具内における回収、蓄積および／または回収または蓄積された熱または熱エネルギーを放出させるために使用されてもよい。
再生熱プロセスは、再生熱排ガス精製、装置と気体流または液体流との間の再生熱交換、通気メタンガス、坑内空気または窒息性ガス、ＶＯＣ含有気体流および／または他の可燃物または加熱無害化が利用可能な他の構成成分により汚染された気体流の再生熱焼却からなる群のうちの１つで構成されていてよい。
【００２１】
一部の酸化機システムには、燃料チャンバと流体連通するブロックのスタック（例えばタワー）の間での切換えまたは逆転が関与している可能性がある。
流体または気体が燃焼チャンバに供給されるにつれて流体または気体を比較的高温に保つことが所望されるシナリオにおいては、方向が逆転された（例えば先行するサイクルでの出口が次のサイクルの入口となった）後、ブロック自体が第２のサイクルで流体または気体を加熱してよい。
一部の実施例では、ブロックは、その入口および／または出口に近接して鋭い（例えば「ナイフ様の」）縁部を有して、ブロックの耐目詰まり性をさらに改善してよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一組のタワーを有する例示的酸化システムを示す。
【図２】例示的ブロックの標準的ブロック断面形状の図である。
【図３】流路の軸に沿った方向で見た別の例示的ブロックの図である。
【図４】異なる有効幅を有する別の例示的ブロックの図である。
【図５】例示的な不規則な形状のブロックを表わし、有効ブロック高さを示す。
【図６】４辺の多角形流路形状を有する別の例示的ブロックの拡大断面図である。
【図７】別の例示的ブロック内の４辺流路の拡大断面図である。
【図８】六角形流路を含む別の例示的ブロックの拡大断面図である。
【図９】六角形流路を含む別の例示的ブロックの拡大断面図である。
【図１０Ａ】丸形流路を伴う別の例示的ブロックの拡大断面図である。
【図１０Ｂ】本開示の教示に係る丸形流路を伴う別の例示的ブロックの拡大断面図である。
【図１１】システムの代表的ゾーンの定義を表わす、図１の酸化システムの図である。
【図１２】流れ切換えタワーを表わす別の例示的酸化システムの図である。
【図１３】時間の一関数としての交番する入口を伴う流れ切換えタワーを表わす別の例示的酸化システムの図である。
【図１４】時間との関係における一般的粒子形成を表わすグラフである。
【図１５】Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｒｉｃｅ−Ｒａｍｓｐｅｒｇｅｒ−Ｋａｓｓｅｌ（「ＱＲＲＫ」）理論を用いた時間との関係における一般的粒子形成を表わす別のグラフである。
【図１６】粒子形成の第２の状態のケイ素形成を表わすグラスである。
【図１７】よどみ点を表わす別の例示的ブロックの別の例示的流路の拡大断面図である。
【図１８】別の例示的ブロックの拡大断面図である。
【図１９】六角形構造の例示的流路の拡大断面図である。
【図２０】ブロックの入口および／または出口壁における流路を取り囲む壁に対する考えられる修正を例示する別の例示的ブロックの図を表わす。
【図２１】幅１５０ｍｍの別の例示的ブロック内部に見出される生産可能設計パラメータを表わす表である。
【図２２】図２１の例示的ブロックのシステム性能についての結果として得られたブロックデータを表わす表である。
【図２３】耐目詰まり性についての値を計算するために実装し得る例示的プロセスを表わす流れ図である。
【図２４】熱効率についての値を計算するために実装し得る別の例示的プロセスを表わす別の流れ図である。
【図２５】図２３および２４のプロセスを実装するための例示的システムを示す。
【図２６】図２３および／または２４の例示的プロセスを実行する図２５の例示的プロセッサプラットフォームの出力デバイス上に示された出力データを表す表を示す。
【図２７Ａ】ブロックの流路の例示的パターンの断面図である。
【図２７Ｂ】ブロックの流路の例示的パターンの断面図である。
【図２７Ｃ】ブロックの流路の例示的パターンの断面図である。
【図２７Ｄ】ブロックの流路の例示的パターンの断面図である。
【図２７Ｅ】ブロックの流路の例示的パターンの断面図である。
【図２７Ｆ】ブロックの流路の例示的パターンの断面図である。
【図２７Ｇ】ブロックの流路の例示的パターンの断面図である。
【図２７Ｈ】ブロックの流路の例示的パターンの断面図である。
【図２７Ｉ】ブロックの流路の例示的パターンの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
多数の層および領域を明確にするため、図面中で層の厚みは拡大されている。可能な場合つねに、同じまたは類似の部品に言及するために、図面（単複）中および随伴する明細書全体を通して、同じ参照番号が使用される。
【００２４】
図１は、一組のタワーを有する例示的酸化システム１００を示す。
システム１００は、同様に、回転または円形システム、または他の任意の構造または構造タイプの組合せとして表わされてよい。
いずれの場合でも、床１０１は、実質的に同一であるかまたは異なるものであり得る一組のブロック１０２およびブロック１０４で構成される。
ブロック１０２は入口１０６に隣接しており、ブロック１０４は出口１０８に隣接している。
ブロック１０２、１０４は、一方向熱伝達経路を利用し（例えば流体は、別の流れを用いることなく、ブロック１０２、１０４内で加熱され、冷却される）、耐火性材料を有し、セラミック材料、レンガ、金属、貴金属、シリカ、粘土、炭化物、黒鉛を含んでいてよく、あるいは高温で安定した任意の適切な材料でできていてよい。
酸化システム１００内では、異なるタイプのブロック１０２、１０４を使用してよい。
さらに、ブロック１０２、１０４を、スタンピング、押出し加工、成形または他の任意の適切な製造プロセスにより生産してもよい。
ブロック１０２、１０４とは対照的に、熱交換器は、双方向流（例えば、向流配置で２つ以上の流体交差経路）を利用する。
【００２５】
運転中、流体は、入口１０６からブロック１０２内に流れ込む。
流体がブロック１０２を通って移動するにつれて、熱はブロック１０２から流体へと伝達される。
流体がブロック１０２を通過した後、流体は燃焼チャンバ１１０内に流入し、ここで流体は加熱される。
燃焼チャンバ１１０が示されているものの、任意の適切なタイプの加熱チャンバを使用してよい。
流体を加熱することで、流体は酸化され、一部の不純物（例えばＶＯＣ）を取り出す（例えば焼却する）ことができる。
加熱された後、流体は次にブロック１０４内に移動する。
流体がブロック１０４を通って移動するにつれて、熱が流体からブロック１０４まで伝達される。
最後に、流体は酸化システム１００から出口１０８を通って流出する。
【００２６】
図２は、ここでは多くの異なるブロック断面形状を表わすために使用されているブロック２００の標準的ブロック断面形状の図である。
ブロック高さ２０２（例えば「Ｚ」または「Ｈ−ブロック」は、ブロックの有効高さであり、ブロック幅２０４（例えば「Ｘ」）は、ブロックの有効幅であり、深さ（例えば、図示されていない「Ｙ」）に等しい。
ブロック２００内に切り込みまたは開口部が存在するシナリオにおいて、またはブロック２００が不規則な形状を有する場合、改変された質量重心を、流れのパラメータに関して考慮に入れる必要がある。
主要流れ方向（例えば「Ｚ」）は矢印２０６により指示されている。
【００２７】
図３は、流路３０２の幅に沿った方向で見たブロック３００の図である。
ブロックは、顧客および／または担当当事者により定義されるシステム要件および／または製造上の実現可能性に起因して変動してよく、所要の熱効率、目詰まりまでの時間、製造可能性、コスト、空間−制約条件などに応じて変動し得る。
ブロック３００は、図２に関連して上述したＸおよびＹと一貫性ある幅を有する。
ブロック３００は同様に、流路３０２を包囲する周囲壁３０４を有していてよく、かつ流路３０２が画定する内部壁厚み以上の厚みを有していてよい。
ブロック３００は正方形の形状を有するものとして描かれているが、丸形、長円形、六角形、八角形、くさび状、矩形、平行四辺形などを含めた（ただしこれらに限定されない）任意の適切な形状を有していてよい。
ブロック３００は同様に、流路３０２の一部分を流体結合するためブロック３００の外部または内部上にスリット３０６および／または溝３０７を有していてもよい。
スリット３０６は、およそ０．２５ミリメートル（ｍｍ）の最小幅と０．１ｍｍの最小深さを有していてよい。
スリット３０６に推奨される寸法は、流路３０２間の流体連通を適正に可能にするためにおおよそ幅０．５ｍｍ未満、長さ５０ｍｍ未満、あるいは他の任意の適切なサイズである。
スリット３０６および／または溝３０７の幅は、スリット３０６間の適切な流体流を可能にするため、内部壁のおおよそ３分の１以上であってよい。
これらの寸法は、ツールおよび流体動態分析の結果である。
水力直径がおよそ内部壁厚みである実施例においては比較的高い圧力が通常の経路を通って流れを駆動し得るが、通常の経路を通した流れが塞がれた場合には、流れは、スリット３０６内そして流路３０２間を流動し得る。
付加的に、または代替的に、流路３０２に対しケイ素耐性コーティング（例えばパラフィンなど）を塗布して、さらに目詰まりに抵抗してもよい。
【００２８】
図４は、方向４０２および方向４０４でオフセットされている一方で、Ｚ方向（負の内部へ向かう方向）で一貫した質量および流量分布を有するブロック４００の図である。
これらのオフセットは、方向４０２、４０４において異なる有効幅を有するブロック４００に対応する。
ブロックの変動は、耐火性流路の質量内部の任意の点に存在する可能性があり、かつスプライン、直線および／または曲線を含めた任意の形状を有し得る、という点に留意されたい。
ブロック形状の幾何学的変動および不規則性を、以下に記載する実施例を用いて説明することができる。
【００２９】
図５は、不規則な形状のブロック５０２および５０４を描いており、有効ブロック高さを例示している。
矢印５０６は、流体流の方向を示す。
ブロック５０２、５０４のそれぞれについての有効ブロック高さ５０８、５１０は、丸味ある輪郭５１２および切欠き５１４などの不規則性をいかに考慮することができるかを示している。
図４に関連して以上で言及した通り、ブロックの変動は、耐火物質の質量内部の任意の点に存在してよく、スプライン、直線および／または曲線の任意の組合せにより表現できる任意の形状を有していてよい。
【００３０】
図６は、比較用の基準値として使用される４辺多角形を表わす流路６０２を含むブロック６００の拡大断面図である。
寸法６０４は、水力直径（例えば「Ｄｈ」を示す。
よどみ線６０６は、隣接する流路または流れの中によどみ点（単複）をひき起こす他のフィーチャの輪郭を描き、流路６０２の幾何形状に応じて変化する。
よどみ面積６０８は、よどみ線６０６と水力流６１０との間のゾーンであり、これは、主要流れ面積を表わし、流体が流路６０２の表面と接触している場所の境界によって影響されない。
【００３１】
図７は、一般に正方形流路と呼ばれ実質的に正方形の形状を有する（すなわち、「Ｘ」により表わされる寸法７０４は「Ｙ」により表わされる寸法７０６に実質的に等しい）、ブロック７０２内の４辺多角形流路７００の拡大断面図である。
寸法７０８は、流路７００により画定される内部壁の厚みを表わし、寸法７１０は、ブロック７０２の外部壁の厚みを表わす。
【００３２】
図８は、六角形流路８０２を含むブロック８００の拡大断面図である。
水力流８０４は、流路８０２を通過する比較的低い平均速度を表わす。
比較的低い平均速度は、３００ＳＣＦＭ／ｆｔ2または５１００Ｎｍ3／ｈｒｍ2に匹敵する平均速度である。
方程式４を通して求められる、可能な流れに関係するその周囲までの水力直径であるＤhについては、以下で図２３に関連して説明する。
この計算は、毎秒０．１メートル（ｍ／ｓ）〜１００（ｍ／ｓ）の間の流路速度に適用可能である。
水力流８０６は、不規則な流路８０８の中で示されている。
不規則な流路８０８は、外縁部８１０近くの縁効果の結果として得られる場合がある。
これらの縁効果／不規則性は、外縁部８１０において恒常な壁厚を維持するため（すなわち別の不規則な流路８１２内で図示されている通りの）意図された設計あるいは製造プロセス（例えば押出し加工またはスタンピングなど）の結果としてもたらされるかもしれない。
【００３３】
図９は、六角形流路９０２を伴うブロック９００の拡大断面図である。
よどみ線９０４は、２つ以上の流れゾーン間の平均値を線引きしている。
よどみ面積９０６は、流路９０２の合計占有面積から離れた動流また水力流ゾーンを差し引くことによって決定される。
図２３および２４に関連して以下でさらに詳述する計算のためには、流路内部壁厚み９０８は、流路流との関係において適切に重みづけされた内部壁９１０の全ての厚みの平均値である。
同様にして、外部壁厚み９１２は、ブロック縁部流との関係において適切に重みづけされた外部壁９１４全ての平均値である。
図８および９に関連して絵を用いて示したパラメータは、図２３および２４に関連して記述した計算に対し適用可能である。
【００３４】
図１０Ａは、丸形流路１００２を伴うブロック１０００の拡大断面図である。
丸形流路１００２の水力流面積１００４は、定義上、丸形流路１００２各々の面積と等価である。
丸形流路１００２は、図８に関連して上述した縁効果のため、不規則な流路１００６によって取り囲まれていてよい。
【００３５】
図１０Ｂは、本開示の教示に係る丸形流路１０１２を伴うブロック１０１０の拡大断面図である。
中央丸形流路１０１４は、セル状パターンで６本の周囲流路１０１６によって取り囲まれている。
周囲ブロック１０１６は、中心流路１０１４まで実質的に等距離のところにあってよい。
周囲ブロック１０１６は、実質的に等角配置で示されているものの、必ずしも等角配置で配置されない場合がある。
６本の他の流路１０１６により中央流路１０１４を取り囲むことによって、以下で図２４に関連してさらに詳述する通り、結果として最大の熱効率が得られるかもしれない。
ブロック１０１０は同様に、その外部または内部に切欠き１０１８を、そして／またはブロック１０１０の周近くに不規則な流路１０２０を含んでいてよい。
流路１０１２の配置パターンは、周囲流路１０１６により取り囲まれた中央流路１０１４のサブパターンを含む場合がある。
中央流路１０１４の各々は、中央流路１０１４の周囲に変動する（例えば実質的に非恒常な）内部壁厚みを有していてよい。
【００３６】
図１１は、システム１００の代表的ゾーン定義を表わす酸化システム１００の別の図である。
この実施例において、タワー１１００および１１０１は、図１２および１３に関連して示されているようには機能を交番しない。
入口ゾーン１１０２は、流入する廃棄流体（例えば生廃ガスまたはストリーム）がシステム１００内に入る場所である。
部分１１０４（例えば「ゾーン１」）は、廃棄流体をブロックまたは媒質床の面を通って導く。
部分１１０６（例えば「ゾーン２」）が、部分１１０４と部分１１０８（例えば「ゾーン３」）の間に存在し、廃棄流体は単に部分１１０６内を通過する。
部分１１０８は、廃棄流体を燃焼ゾーン１１１０内に排出する。
燃焼ゾーン１１１０は、一次酸化ゾーンである。
部分１１１２（例えば「ゾーン４」）は、燃焼ゾーン１１１０から酸化済みの流れを受け入れる。
部分１１１４（例えば「ゾーン５」）は、部分１１１２と部分１１１６（例えば「ゾーン６」）の間に存在する。
部分１１１６は、排出面１１１８を通って酸化済み流体を導く。
出口ゾーン１１２０が、酸化済み流体をシステム１００から離れるように導く。
入口１１０２のフィーチャおよび設計は、プロセスにより左右され、システムの要件に左右される場合もある。
部分１１０４、１１０６、１１０８、１１１２、１１１４、１１１６は、高さとの関係におけるそのそれぞれの温度勾配（すなわち∂Ｔ／∂Ｚ）によってその輪郭が決定されている。
以下で図２４に関連して記述する基本方程式からわかるように、勾配は、燃料ゾーン１１１０および入口ゾーン１１０２または出口ゾーン１１２０との関係において変動する。
ここで記述するゾーンは変動してよいが、複数の部分全体を通して発生する根本的な条件は、特定のシステム内で提示される変数との関係において一貫性のあるものにとどまる。
さらに、システム１００は同様に、流れを異なる部分間および異なるタワー間で誘導するバルブを有していてよい。
【００３７】
図１２は、時間に応じて入口であることと出口であることの間で循環する（例えば交番する）流れ切換えタワー１２０２、１２０４を表わす、酸化システム１２００の図である。
この交番により、流体は、先行サイクルでチャンバ１２０６から退出する加熱された流体により現在の入口（例えば先行サイクルでの出口）に対し加えられた熱を利用することによって、流体は燃焼チャンバ１２０６内に入る前に予熱される。
この移行は、周期的に発生してもよいし、または一定の条件（例えば所望されるＤＲＥ、環境または酸化システム１２００の温度条件など）によって左右されてもよく、かつ機械的に切換わるバルブを通して発生してよい。
バルブ移行は、同様に、任意の他の機械的装置または電気的および機械的装置の任意の適切な組合せを通して発生してもよい。
このバルブ移行中、ＤＲＥ内でスパイクが発生する可能性がある。
ＤＲＥに起因する「死」容積は、移行周期中休止状態の体積である。
【００３８】
図１３は、入口として交番する（例えば移行する）切換えタワー１３０２、１３０４を伴う酸化システム１３００の図である。
この実施例において、タワー１３０６は、出口タワーであり続けている。
酸化システム１２００と同様、切換えタワー１３０２、１３０４の間のこの移行は、周期的に発生しても、あるいは一定の条件（例えば所望されるＤＲＥ、環境または酸化システム１３００の温度条件など）に左右されてもよく、かつ機械的に切換わるバルブを通して発生してもよい。
バルブ移行は、同様に、任意の他の機械的装置または電気的および機械的装置の任意の組合せを通して発生してもよい。
酸化システム１２００と同様、バルブ移行中に、ＤＲＥ内でスパイクが発生する可能性がある。
切換えタワー１３０２、１３０４に付随していないタワー１３０６は、酸化済み気体を出口ストリーム１３０８に排出する。
【００３９】
図１４は、時間との関係における一般的粒子形成を表わすグラフである。
滞留チャンバ内の時間が延長するにつれて、粒度は増大する。
さまざまな研究および理論的方程式を通して、温度を低下させること、圧力を低下させることおよび／または滞留時間を短縮させることによって、粒子形成を阻害できるということを実証することができる。
【００４０】
図１５は、１０１．３Ｐａの圧力および５００℃の温度でのＱｕａｎｔｕｍ  Ｒｉｃｅ−Ｒａｍｓｐｅｒｇｅｒ−Ｋａｓｓｅｌ（「ＱＲＲＫ」）理論を用いた時間との関係における分子の組成を表わすグラフである。
【００４１】
図１６は、粒子形成の第２の状態、すなわち粒子成長のケイ素形成を表わすグラフである。
図１４および１５に関連して以上で獲得した決定とこのグラフを組合わせると、ケイ素粒子は毎秒およそ１０ナノメートル（ｎｍ／ｓ）の速度で成長し得る。
【００４２】
図１７は、よどみ点１７０２を伴うブロック１７０１の流路１７００の拡大断面図である。
これらの点１７０２は、流入流と交差し、ここで成長粒子濃度は最高である。
【００４３】
図１８は、流路１８０２を含むブロック１８００の拡大断面図である。
よどみまでの長さ１８０４は、流れ面積１８０６からよどみ線１８０８までの距離として定義される。
【００４４】
図１９は、辺長さ１９０２（例えば「ｂ」）、中心までの距離１９０３（例えば「ｈ」）および内部壁の厚み１９０４（例えば「ｔ」）を伴う六角形構造の流路１９００の拡大断面図である。
【００４５】
図２０は、ブロック２０００の入口および／または出口壁における正方形流路２００２を取り囲む壁２００１に対する考えられる修正を例示するブロック２０００の図を表わす。
二次的製造作業を用いて、粒子成長に抵抗する（例えば初期粒子成長を減少させる）ために実質的に鋭い（例えばナイフ様の）テーパーの付いた縁部２００４を形成することができる。
ブロック２０００は、正方形の流路幾何形状を有するものとして描かれているものの、鋭いテーパー付き縁部２００４を伴う他の適切な任意の幾何形状を使用してもよい。
付加的にまたは代替的には、実質的に鋭いテーパー付き縁部２００４を単一のステップで（例えばスタンピングプロセス中など）ブロック２０００内に製造することが可能である。
【００４６】
図２１は、幅（ＸおよびＹ）１５０ｍｍの例示的ブロック２１０１（図示せず）内に見出される生産能力ある設計パラメータを示す表２１００である。
欄２１０２は流路の幾何形状を表わす。
欄２１０４は、ブロック２１０１の内部壁厚みを表わす。
欄２１０６は、ブロック１２０１の外部壁厚みを表わし、欄２１０８は、欄２１０２内に示された流路の形状に基づきブロック２１０１の内部に設置され得る流路の数を表わす。
正方形の流路構造は、結果として、ブロック２１０１内に設置される流路の数を最小限にする。
【００４７】
図２２は、図２１のブロック２１０１のシステム性能についての結果として得られたブロックデータを表わす表である。
欄２２０２は、流路幾何形状を表わす。
欄２２０４は対応する流れ面積を表わし、欄２２０６は、対応する幾何形状の死面積（すなわちブロック２１０１内の全ての開口部の合計断面積）を表わし、欄２２０８は、熱有効性断面積（すなわち熱伝達のための有効面積を結果としてもたらす効率効果を考慮に入れた欄２２０６の合計断面積の一部分）を表わす。
図２３に関連して以下で論述する方程式１２と表２２００の結果を組合わせると、六角形および円形構造の圧力降下は、正方形構造よりも相対的に低いものである。
したがって、正方形流路幾何形状のＤＲＥは、六角形または円形幾何形状のＤＲＥよりも大きい。
【００４８】
耐目詰まり性および熱効率の両方について関連するパラメータ値を計算するための代表的な例示的機械可読命令の流れ図が、図２３および２４中に示されている。
各例において、機械可読命令は、図２５に関連して以下で論述する例示的プロセッサプラットフォーム２５００内に示されたプロセッサ２５１２などのプロセッサによる実行のためのプログラムを含んでいる。
プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスクまたはプロセッサ２５１２に付随するメモリなどの有形コンピュータ可読記憶媒体上に記憶されたソフトウェア内で実施されてよいが、プログラム全体および／またはその一部は代替的には、プロセッサ２５１２以下のデバイスによって実行され得、かつ／またはファームウェアまたは専用ハードウェア内で実施可能である。
さらに、例示的プログラムは図２３または２４中に例示された流れ図を参照して説明されているものの、代替的には計算を実装する他の多くの方法を使用することができる。
例えば、ブロックの実行順を変更してもよいし、かつ／または記述されているブロックの一部を変更、削除または組合わせてもよい。
【００４９】
以上で言及した通り、図２３および２４の例示的プロセスは、有形のコンピュータ可読記憶媒体、例えばハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および／または任意の持続時間にわたり（例えば延長時間周期用、永久、短インスタンス用、一時的バッファ用および／または情報のキャッシュ用）情報を記憶する他の任意の記憶デバイスまたは記憶ディスク上に記憶されたコード化された命令（例えばコンピュータおよび／または機械可読命令）を用いて実装されてよい。
本明細書で使用する有形コンピュータ可読記憶媒体という用語は、あらゆるタイプのコンピュータ可読記憶デバイスおよび／または記憶ディスクを含み、伝搬信号および伝送媒体を除外するものとして、明示的に定義される。
本明細書で使用される「有形コンピュータ可読記憶媒体」および「有形機械可読記憶媒体」は、互換的に使用されている。
付加的にまたは代替的に、図２３および２４の例示的プロセスは、非一過性のコンピュータおよび／または機械可読媒体、例えばハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、キャッシュ、ランダムアクセスメモリおよび／または任意の持続時間にわたり（例えば延長時間周期用、永久、短インスタンス用、一時的バッファ用および／または情報のキャッシュ用）情報を記憶する他の任意の記憶デバイスまたは記憶ディスク上に記憶されたコード化された命令（例えばコンピュータおよび／または機械可読命令）を用いて実装されてよい。
本明細書で使用する非一過性コンピュータ可読媒体という用語は、あらゆるタイプのコンピュータ可読記憶デバイスおよび／または記憶ディスクを含み、伝搬信号および伝送媒体を除外するものとして、明示的に定義される。
本明細書中で使用される通り、クレームの前段中の移行用語として「少なくとも」という成句が使用される場合、それは、「〜を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語に制約がないのと同様の形で無制限である。
【００５０】
図２３は、耐目詰まり性について関連するパラメータ値を計算するために実装し得る例示的プロセスを表わす流れ図である。
この分析の始めにおいて、耐目詰まり性はこの実施例の主要な関心事である（ブロック２３００）。
しかしながら、耐目詰まり性を増大させることは、図２４に関連して説明されている熱効率を増大させるための方法を必ずしも排除するものではない（すなわち、両方の例示的プロセス内で提供されている分析によりもたらされる結果の中に重複が存在する場合がある）。
耐目詰まり性の最終目的は、流れのよどみおよび差圧の２次的要件と一致する。
この分析中の第１のステップには、システムの定義づけおよび関連する方程式の識別が関与する（ブロック２３０２）。
この実施例において、ケイ素を多く含む汚染物質流が燃焼チャンバ内部で酸化し、二酸化ケイ素ＳｉＯ2を沈殿させる。
チャンバを通しての平均流速は１．５ｍ／ｓである。
ケイ素質量流量は、毎時０．１キログラム（ｋｇ／ｈｒ）であるか、または毎立方メートルパーアワーあたり０．９キログラム（ｋｇ／ｍ3ｈｒ）のチャンバ濃度を含む。
共振時間は、８５０℃の温度で１．５秒である。
【００５１】
第２ストリームには、粒子形成の計算が関与する（ブロック２３０４）。
エアロゾル力学によって定義される理論的粒子形成を用いることにより、システムを閉塞させる／目詰まりさせるまでの時間を推定するための基礎が得られる。
目詰まりを起こすまでの時間を決定する上で、よどみ面積およびよどみ点の数が極めて重要である。
予め定義されたシステムパラメータ内で性能を発揮する流路構造を発見するために、方程式８、９および１１を使用することができる。
これらの計算は、実質的に薄い壁および比較的高い流れ面積が粒子の成長を妨げることを実証している。
これは主として、流れの中に存在する熱動荷重に起因する。
一部の実施例では、内部壁の厚みはおよそ０．５ｍｍに制限されてよい。
この値を限定因子として仮定すると、特定のシステムに関して外部壁および水力直径を定義することができ、さらに、粒子成長が温度に関連づけされる。
以上で規定したシステム要件の範囲内で、３０％の温度削減は、粒度の１０％減少に対応し、これはシステムの目詰まりに耐えるのに充分なものであり得る。
六角形または円形の流路構造は、流体をより速く冷却でき、こうしてその耐目詰まり性は増大する。
改良された設計のブロックについては、図１１の部分１１０８、１１１２（例えばゾーン３＆４）の最初の３００ｍｍの内部で、温度の３０％低減が発生するはずである。
【００５２】
方程式１は、一般にシステムの効率または有効性と呼ばれる。
ＴCombは、燃焼チャンバの温度である。
ＴInletは、酸化機への入口における温度である。
ＴOutletは、酸化機の出口における温度である。
【００５３】
【数１】
2016537192.tif 000003
【００５４】
【化１】
2016537192.tif 000004
【００５５】
【数２】
2016537192.tif 000005
【００５６】
【化２】
2016537192.tif 000006
【００５７】
方程式３については、
ＵAveは、平均ストリーム速度であり、
ここでＮCellsは、流路の数である。
【００５８】
【数３】
2016537192.tif 000007
【００５９】
方程式４は、水力直径Ｄhを計算する。
水力直径は、多くの場合、水力直径との関係におけるレイノルズ数であるレイノルズ−Ｄhが計算されるパイプまたはダクト流に関連して使用される。
その幾何学的等量は、管または円形断面を通した流量に基づく。
Ａｒｅａcross-sectionは、断面開放面積である。
Ｐｅｒｉｍｅｔｅｒwettedは、流れに曝露された流路の周である。
【００６０】
【数４】
2016537192.tif 000008
【００６１】
方程式５は、粒子拡散率の基本形態を表わし、ここで
Ｅａ［Ｊ／ｍｏｌ］は、活性化エネルギーであり、
Ｐは圧力［Ｐａ］であり、
Ｖａ［ｃｍ3／ｍｏｌ］は、拡散のための活性化体積である。
指数関数は、この方程式に見られるように、圧力と温度によって左右される。
【００６２】
【数５】
2016537192.tif 000009
【００６３】
方程式６に、原子スケール上の基本的合体形態を表わし、式中、
νPは粒子体積、
бは表面張力、
Ｄfは固体拡散率、
νoは拡散種の体積である。
【００６４】
【数６】
2016537192.tif 000010
【００６５】
方程式７は、ラプラスの方程式からナノ粒子が経験すると考えられる圧力差を表わす。
бは表面張力、
ｄPは粒径、
Ｐｉは粒子の内部圧力、そして
Ｐaは粒子の周囲圧力である。
【００６６】
【数７】
2016537192.tif 000011
【００６７】
方程式５、６および７を組合わせることで、合体時間の一般的形態が得られる。
方程式８は、粒子成長／形成についての基礎である。
ｄPは粒径［ｍ］である。
ｋoは、酸素と整理食塩水モル比［Ｊ／ｍｏｌＫ］である。
Τは大気温［Ｋ］である。
Ｄoは、エアロゾル拡散率定数面積［ｃｍ3／ｓ］である。
νoは、酸素に基づく体積［ｃｍ3］である。
λは、酸素アニオンの体積［ｃｍ3］である。
σは表面張力［Ｊ／ｍ2］である。
Ｅaは活性化エネルギー［Ｊ／ｍｏｌｅｃｕｌｅ］である。
Ｖaは、モル体積［ｃｍ3／ｍｏｌ］である。
Ｐaは大気圧である。
λおよびｋoについては、発生している反応との関係における活性化エネルギー、ならびに供給源に応じて、さまざまな値が存在する。
この実施例における分析から、０．０３ｎｍの粒度についての合体時間は、１．５秒であり、これは、システムのサイクル時間内では、粒子が、０．０３ｎｍの平均直径ストリーム中で形成し得ることを意味している。
このデータは、典型的酸化機が、粒子成長を伝播するのに充分な共振時間を有することを示唆している。
粒子は、合体後、指数関数的に成長する。
合体点は、図１７に見られるよどみ点と相関する。
よどみ面積または動的外力を考慮に入れることなく、ＱＲＲＫ理論と線形補間を組合わせることにより、ｔi＝０．５秒、ｔf＝１．５秒で、１．９ｍｍの平均幅を有する流路は、目詰まりを起こすのにおよそ１日かかる。
【００６８】
【数８】
2016537192.tif 000012
【００６９】
方程式９は、よどみ面積ＡStagを表わし、この面積は、流路／構造が占有する合計面積ＡTotalおよび流路を通して移動する流れの面積ＡHydと直接関係づけされる。
【００７０】
【数９】
2016537192.tif 000013
【００７１】
方程式１０は、水力流の縁部からよどみ線までの平均長さを表わす。
この値は、異なる設計に伴って変動する。
数学的配置の最適化によって、６辺に接触する円の配置が選好される。
この配置は、６つの接点を有する円形構造に対応する。
【００７２】
【数１０】
2016537192.tif 000014
【００７３】
第３のステップには、目詰まり時間の計算が関与する（ブロック２３０６）。
方程式１１は、１つのシステムについての目詰まり時間を推定するための１つの形態を表わす。
κは、目詰まりに至るまでの先行データをマッピングするためのシステム相関係数である。
ＰStagは、よどみ点の値である。
ρairは空気の密度である。
μは空気の動的粘度である。
Ｖは、燃焼床速度である。
ｔrは、滞留時間である。
ρsiは、チャンバ内のケイ素の密度である。
この方程式が有効であるためには、ＡStagはＡhydraulicよりも小さくなくてはならない。
よどみ面積ＡStagは、１本の流路についての流れ面積よりも小さい。
【００７４】
【数１１】
2016537192.tif 000015
【００７５】
ｋ＝３０ｓ2、Ｌ（ｓｑｕａｒｅ（正方形））＝０．４８ｍｍ、Ｌ（ｈｅｘ（六角形））＝０．３４ｍｍ、Ｌ（ｃｉｒ（円形））＝０．３４ｍｍ、ＡStag（ｓｑｕａｒｅ）＝３．１５ｍｍ2、ＡStag（ｈｅｘ）＝２．７３ｍｍ2、ＡStag（ｃｉｒ）＝２．７３ｍｍ2、Ｄｈ＝２．９ｍｍ、内部壁厚み＝０．５ｍｍ、ＰStag（ｓｑｕａｒｅ）＝４、ＰStag（ｈｅｘ）＝６、ＰStag（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｓｃｅｎａｒｉｏ（円形シナリオ）１）＝８、ＰStag（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｓｃｅｎａｒｉｏ（円形シナリオ）２）＝５、動的係数（Ｐｖ2／ｍ）＝０．２２１・１０6／ｓで、円についてのＬave＝０．３５８ｍｍ、他のものについてのＬave＝０．５ｍｍである実施例の場合、正方形構造の目詰まりまでの時間は、５．２カ月である。
六角形構造、円形シナリオ１および円形シナリオ２についての目詰まりまでの時間は、それぞれ６．０、６．１および５．９８カ月である。
【００７６】
八角形構造は、六角形構造よりも長い時間、目詰まりに耐えることができ、同様にストリームに対する増大した熱伝達を有することもできる。
八角形構造の製造コストは、六角形ブロックよりも高い可能性がある。
しかしながら、八角形ブロックは、それでも好ましい構造であり得る。
円形シナリオ２で見られる通り、無限条項（ｉｎｆｉｎｉｔｙ  ｃｌａｕｓｅ）と呼ばれる因子が円形構造を六角形構造よりも早く故障させるかもしれない。
多角形の辺がほぼ内部壁厚みである場合には、無限条項は、汚染物質濃度がシステムの許容レベルを上回っている場合に適応される。
この条件は、各々が指数関数的成長速度を有する無限数の点における粒子成長を促進すると考えられる。
【００７７】
方程式１１は、正方形構造が六角形または円形構造よりも相対的に早く目詰まりするかもしれないことを例示している。
一部の円形構造は、円の周囲と流れの境界層との間に無限の結合セットが存在するため、六角形構造に比べて相対的に短い時間で閉塞するかもしれない。
動荷重が充分であり、無限条項が範囲外である場合、シナリオ１における円形構造は、最長の時間にわたり目詰まりしない状態にとどまる。
ブロック２３０８、２３１０、２３１２、２３１４は、方程式１１のκ係数の解を反復的に求めるべき方法を示している。
【００７８】
第４のステップには、二次パラメータの計算が関与する（ブロック２３１６）。
二次パラメータには、熱対流、流れよどみ、圧力差および／または破壊除去効率（ＤＲＥ）が含まれる。
方程式１０由来のよどみ長または面積が過度に大きい場合、二次パラメータの一部または全てが、より不利な値を有する可能性がある。
Ｌstagが初期粒度に近ければ近いほど、システムが目詰まりなく性能を発揮する時間は長くなる。
内部壁厚みを削減すると、圧力差およびよどみ面積は減少する。
ブロックを製造するためのプロセスツールおよび製造プロセスが正しく設計されている場合、ＤＲＥも同様に削減される。
平均よどみ長は、内部壁厚みに関係づけされ得、一方内部壁厚みは水力直径に関係づけされ得る。
内部壁と水力直径の間の比率は、システムの圧力損失に影響を及ぼす。
【００７９】
圧力差は、ベルヌーイ方程式１２を用いて計算されてよい。
圧力損失と熱伝導率の間の平衡は、一部には方程式２４を用いて実現可能である。
【００８０】
【数１２】
2016537192.tif 000016
【００８１】
現行の生産技術を利用すると、例示的設計パラメータは、図２２の表２２００上に表示されたものと類似したものになる。
これらの実施例設計パラメータは、図２２の表２２００中に示された値を生成する。
図２２の表２２００中に見られるように、定常状態で方程式１２を利用することにより、流れ面積が比較的大きいことを理由として、好ましい設計のいずれかにおいてであれ、図６の基準例との関係において圧力降下は削減されると考えられる。
類似のシステム効率を同等とみなすと、ＤＲＥも同様に、六角形または円形構造でより小さくなる。
【００８２】
図２、５および１９に関連して示され説明されているものなど（ただしこれらに限定されない）の他の構造的修正を用いて、耐目詰まり性を改善してもよい。
以下で言及した通り、方程式１１中のカッパー因子κは、反復によって求められる（ブロック２３０８〜２３１４）。
この因子は、システムに依存し、システムプロセス変数、例えば温度、圧力、微粒子濃度および他の変数との関係において変動する。
【００８３】
係数、比率および構造的設計は、システムパラメータおよび／または現行の生産能力によって左右される。
考慮すべき１つの追加の因子は、製造コストである。
材料およびダイコストなどが、別の構造タイプに比べ１つの構造タイプに利する可能性がある。
これらの因子を考慮に入れると、六角形構造が好ましい設計であるかもしれない。
したがって、複数の流路構造は、外観が六角形であると考えられる。
この実施例におけるブロック構造は、耐目詰まり性を満たし、ＤＲＥおよび圧力降下の両方を削減する。
ひとたびこれらの因子および結果が決定されたならば、新しいパラメータおよび／または変数で別の分析に着手すべきか否かを決定してよい（ブロック２３１８）。
【００８４】
図２４は、改良された熱効率という最終目標のための関連する値を計算するために実装され得る別の例示的プロセスを表わす別の流れ図である（ブロック２４００）。
システム効率が、この実施例の主要な最終目的またはシステム要件である。
図２３で言及した通り、この分析の最終目標および結果は、必ずしも耐目詰まり性の最終目標を排除するわけではない（例えば、両方の分析共、結果の重複を有する場合がある）。
【００８５】
システム複雑性の二分法は、方程式５によって例証される。
システムの効率を改善させるためには、システムの合計エネルギーＥinを最小化する一方で、エネルギーアウトＥoutを最大にしなければならない。
いずれの場合でも、媒体から空気ストリームへの熱伝達は、極めて重要である。
例えば、媒体と空気ストリームの間でいかなる熱も伝達されなかった場合、バーナーが、所望の温度までストリームを加熱するべく補償しなければならなくなる。
したがって、ストリームに出入りするエネルギーを最大にすることで、バーナーの使用をより少なくし、ひいてはシステム効率を増大させることができる。
これらの考慮事項に基づいて、最初に、１組の方程式を定義しなければならない（ブロック２４０２）。
【００８６】
方程式１３は、ブロックへおよびブロックから伝達されるエネルギーを含む空気ストリームの内部に含まれたエネルギーを表わす。
【００８７】
【数１３】
2016537192.tif 000017
【００８８】
方程式１４は、１つのブロック内のエネルギーを表わす。
ブロックの温度が空気の温度に達した時点で、いかなるエネルギーも伝達されないという点に留意されたい。
９００℃前後の高温燃焼ゾーンが、約２Ｗ／ｍＫの公称熱伝導率および６０秒のサイクル時間でブロックの上部７５０ｍｍに影響を及ぼす。
このことは、ストリームが利用可能な熱が、ブロックの上部６００ｍｍ内のチャンバ温度との関係において比較的一貫性あるものであることを暗に意味している。
【００８９】
【数１４】
2016537192.tif 000018
【００９０】
方程式１５は、ブロックへまたはブロックからの熱伝達を表わす。
ブロックへまたはブロックからの平均的エネルギー伝達は、平均熱対流係数、「接触」表面積、ブロック温度および流体温度によって計算される。
接触表面積Ａsurfは、実際の濡れ表面積である。
【００９１】
【数１５】
2016537192.tif 000019
【００９２】
空気中へのエネルギーを最大化させることのできるシナリオが多く存在するものの、この実施例は、ブロックの質量に焦点をあてている。
この実施例は、６０秒というサイクル時間と、平均厚み０．５ｍｍの壁で２．９ｍｍのＤhを考慮している。
この実施例については、床高さは１．２および１．５ｍである。
初期条件は、システムの動作条件についての平均値の定義づけを補助することができる。
ブロック設計は、システムおよび／または動作上の考慮事項に応じて調整されてよい。
この実施例は、正方形、六角形および円を含めた３つの流路形態を考慮する。
【００９３】
方程式１６、すなわち過渡熱対流熱伝達方程式は、サイクル時間の増大につれて、供給源とより多くの熱がやり取りされて、その結果システム効率がより低くなるということを実証している（ブロック２４０４）。
この方程式を解くことが困難であることから、この実施例では、最適化のための単純化された近似が考慮される。
【００９４】
【数１６】
2016537192.tif 000020
【００９５】
【化３】
2016537192.tif 000021
【００９６】
【数１７】
2016537192.tif 000022
【００９７】
平均熱対流係数は、Ｃa、Ｃn、Ｃw、Ｎ、ｌ、およびρcellを含めた流路形態係数を含んでいる。
それは同様に、ヌセルト数Ｎｕおよび流体および固体の熱伝導率によっても左右される。
３つの流路形態についてこの方程式を解くことで、円形構造が最高の熱伝達を有することが実証される。
床高さは０．６ｍ超であり、熱伝達はより大きいものであることから、ブロックは、ストリームとの間でより多くの熱を伝達する。
この熱伝達は出口温度を低下させ、それにより、全体的システム効率は増大する。
うまく配置された円形流路構造が同様により多くの質量を有する。
【００９８】
次のステップには、流路についての濡れ面積および占有面積の計算が関与している。方程式１８、１９および２０は、水力直径との関係における流路構造の濡れ面積を決定するための計算を表わす。この濡れ面積は、流路の表面積（すなわち合計開放面積）である。
【００９９】
【数１８】
2016537192.tif 000023
【０１００】
【数１９】
2016537192.tif 000024
【０１０１】
【数２０】
2016537192.tif 000025
【０１０２】
方程式２１、２２および２３は、水力直径との関係における流路構造が占有する面積を表わす（例えば流路の占有された面積）。
【０１０３】
【数２１】
2016537192.tif 000026
【０１０４】
【数２２】
2016537192.tif 000027
【０１０５】
【数２３】
2016537192.tif 000028
【０１０６】
円形流路構造のための高効率の配置は、６つの辺に接する配置であり、したがって、円形構造の占有面積は、六角形構造に実質的に類似している。
最適な配置でこれら方程式を使用すると、円形構造は正方形構造よりも質量が８．１％大きく、六角形構造よりも２４．８％大きい。
しかしながら、これには、各幾何形状についての異なる流路数が考慮されていない。
どんな場合でも、円形流路構造は、最大の質量、最高の熱対流係数を有し、したがってうまく配置された円形構造が最大のシステム効率を有するかもしれない。
【０１０７】
最適なブロック設計を生み出す上でのいくつかの注意点のうち、流路とその配向の間の間隔どりが最も重要なものの１つである。
時間依存型方程式は、ステップサイズ決定され、設計を比較するために、内部壁厚みと水力直径の間の比率を用いて比較分析を行なってもよい。
六角形と円の配向は類似しているが、平均壁厚は変動する。
０．５ｍｍという六角形構造上の平均内部壁厚みでこれらの方程式を使用すると、円形構造のための最適な最大厚みは０．３８５ｍｍである。
したがって、円形構造は、その性能を実質的に高めるためにおよそ０．３８〜０．３９ｍｍ離して間隔どりされなければならない。
しかしながらこれらの寸法は、現行の製造上の制限を考慮すると実装が困難であるかもしれない。
どんな場合でも、円形流路構造は、六角形配置と同じように相対的に配置されなければならない。
【０１０８】
次のステップには、熱対流、流れよどみ、圧力差および／またはＤＲＥを含めた、二次的因子の決定が関与する（ブロック２４１２）。
方程式２４は、性能係数、ＩTPを計算する。
【０１０９】
【数２４】
2016537192.tif 000029
【０１１０】
これらの因子および結果がひとたび決定されたならば、新しいパラメータおよび／または変数で別の分析に着手すべきか否かを決定してよい（ブロック２４１４）。
【０１１１】
動粘性率および他の流体特性は、熱対流および圧力降下に関係づけされる。
この無次元数量は、流体特性との関係において流路密度を最適化するために有用である。
ｈAveがより大きく、Δｐがより小さい場合、円形構造は、流路が適切に配置されたならば、最も有効に性能を発揮し得る。
【０１１２】
空気の流体特性およびブロックの流体力学的特性を方程式１２と共に使用して、正方形構造の場合に比べて六角形構造または円形構造の場合に、圧力降下が小さいことを示すことができる。
したがって、この実施例については、うまく装填された円形構造がシステムに最大の利益を提供すると考えられる。
外部壁厚みは、製造上の安定性のため、内部壁厚みよりも２〜３倍大きくてよい。
好ましい外部壁厚みは、内部壁厚みと同一である。
【０１１３】
この実施例について図１０Ｂに示されている好ましい構造の１つは、おおよその最小内部壁厚みが０．３８５ｍｍで、外部壁厚みがおよそ２．０ｍｍである円形形態の構造である。
この幾何形状は、ブロックの高さを横断する圧力降下を削減しながら、熱伝達および質量を最大化する。
試験の結果から、１．５ｍの六角形形状の流路ブロックが、類似の正方形の流路付きブロックに比べておよそ１％だけシステム効率を増大させることが推定された。
この方向性を継続すると、円形流路付きブロックは潜在的にシステム効率の１．５％増加を得ることができる。
例えば、１．５ｍの正方形流路構造のブロックを使用しながら、システムが９３．５％のシステム効率で動作していた場合、円形流路付き構造は、９５％のシステム効率を達成することができ、これは１５〜２５％の潜在的燃料節約を表わす可能性がある。
【０１１４】
例示的な実証された比率および／または変数の各々を用いて、所望の効果または効果の組合せとの関係において設計を最適化することができる。
本明細書中に記載の実施例については、システム効率および／または目詰まりがシステムにとっての非常に重要な考慮事項である。
方程式１６および図１１を用いて実施されるシステム分析が、効率または他のシステム性能因子との関係において質量および空気流を関係づけすることができる。
目詰まり分析は、汚染物質濃度に大きく左右され、効率は、流れがいかにうまく利用されるかによって大きく左右される。
方程式１２および１６ならびによどみ効果が流量に対し６．５％の効果を有し得ることを明らかにする分析を利用すると、熱効率についての好ましい比率はＤＨ／t inner wall≒０．５８〜６．５３である。
熱効率のこの比率は、２．５８〜５．５３であることがさらに好ましく、特に好ましくは３．５８〜４．８３である。
【０１１５】
耐目詰まり性にとって好ましい設計は、可能なかぎり薄い壁離隔距離および可能なかぎり高いＤhを有することである。
動作温度を低減することも同様に、目詰まりに抵抗する。
高いケイ素目詰まりを伴うシステムが、ＤＨ／t inner wall≒３．４７〜１９．４８の比率で、著しく優れた性能を発揮すると考えられる。
耐目詰まり性についてのこの比率は、６．４７〜１６．４８であることがさらに好ましく、特に好ましくは９．５８〜１３．８３である。
汚染物質の密度が増大するにつれて、水力直径も同様に増大する。
水力直径はｔwallよりもはるかに大きいことから、よどみ効果が高頻度で見られることは一切ない。
開放面積が比較的大きくなった場合、ブロックの熱的有効性は減少するかもしれない。
システム要件毎に必要とされる通りに、二次的システム要件が適用されてよい。
両方の比率の許容誤差範囲は、現行の製造技術および材料選択の結果として得られる。
【０１１６】
図２５は、図２３および２４の命令を実行することのできる例示的プロセッサプラットフォーム２５００のブロック図である。
プロセッサプラットフォーム２５００は例えばサーバー、パーソナルコンピュータ、モバイルデバイス（携帯電話、スマートホン、タブレット例えばｉＰａｄTM）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、インターネット家電、ＤＶＤプレーヤー、ＣＤプレーヤー、デジタルビデオレコーダ、ブルーレイプレーヤー、ゲーム機、パーソナルビデオレコーダ、セットトップボックス、または任意のタイプのコンピュータデバイスであり得る。
【０１１７】
例示された実施例のプロセッサプラットフォーム２５００には、プロセッサ２５１２が含まれている。
例示された実施例のプロセッサ２５１２はハードウェアである。
例えば、プロセッサ２５１２は、任意の所望されるファミリーまたはメーカーからの１つ以上の集積回路、論理回路、マイクロプロセッサまたはコントローラによって実装され得る。
【０１１８】
例示された実施例のプロセッサ２５１２は、ローカルメモリ２５１３（例えばキャッシュ）を含む。
例示された実施例のプロセッサ２５１２は、バス２５１８を介して、揮発性メモリ２５１４および不揮発性メモリ２５１６を含む主メモリと通信している。
揮発性メモリ２５１４は、同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、ＲＡＭＢＵＳダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＤＲＡＭ）および／または任意の他のタイプのランダムアクセスメモリデバイスによって実装されてよい。
不揮発性メモリ２５１６は、フラッシュメモリおよび／または他の任意の所望のタイプのメモリデバイスによって実装されてよい。
主メモリ２５１４、２５１６に対するアクセスは、メモリコントローラによって制御される。
【０１１９】
例示された実施例のプロセッサプラットフォーム２５００は同様に、インターフェース回路２５２０をも含んでいる。
インターフェース回路２５２０は、任意のタイプのインターフェース規格、例えばイーサネットインタフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、および／またはＰＣＩエクスプレスインタフェースによって実装されてよい。
【０１２０】
例示された実施例においては、１つ以上の入力デバイス２５２２が、インターフェース回路２５２０に対し接続されている。
入力デバイス（単複）２５２２は、ユーザーがデータおよびコマンドをプロセッサ２５１２内に入力できるようにする。
入力デバイス（単複）は、例えば、オーディオセンサー、マイクロホン、カメラ（スチールまたはビデオ）、キーボード、ボタン、マウス、タッチスクリーン、トラック−パッド、トラックボール、アイソポイントおよび／または音声認識システムによって実装され得る。
【０１２１】
１つ以上の出力デバイス２５２４が同様に、例示された実施例のインターフェース回路２５２０に接続されている。
出力デバイス２５２４は例えば、ディスプレーデバイス（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、液晶ディスプレー、ブラウン管ディスプレー（ＣＲＴ）、タッチスクリーン、触覚出力デバイス、発光ダイオード（ＬＥＤ）、プリンターおよび／またはスピーカー）によって実装され得る。
例示された実施例のインターフェース回路２５２０は、こうして、典型的にグラフィクスドライバカードを含む。
【０１２２】
例示された実施例のインターフェース回路２５２０は同様に、通信デバイス例えば送信機、受信機、送受信機、モデムおよび／またはネットワークインターフェースカードを含み、ネットワーク２５２６（例えばイーサネット接続、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、電話回線、同軸ケーブル、携帯電話システムなどを介して外部機械（例えば任意の種類の計算デバイス）とのデータ交換を容易にしている。
【０１２３】
例示された実施例のプロセッサプラットフォーム２５００は、同様に、ソフトウェアおよび／またはデータを記憶するための１つ以上の大量記憶装置２５２８を含む。
このような大量記憶装置２５２８の例としては、フロッピディスクドライブ、ハードドライブディスク、コンパクトディスクドライブ、ブルーレイディスクドライブ、ＲＡＩＤシステムおよびデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブが含まれる。
【０１２４】
図２３および２４のコード化された命令２５３２は、大量記憶装置２５２８内、揮発性メモリ２５１４内、不揮発性メモリ２５１６内、および／またはＣＤまたはＤＶＤなどの取外し可能な有形のコンピュータ可読記憶媒体上に記憶されてよい。
【０１２５】
図２６は、図２３および／または２４の例示的プロセスを実行する図２５の例示的プロセッサプラットフォーム２５００の出力デバイス上に示された出力データを表現する表２６００を示す。
出力表２６００は、欄２６０２に多くの変動するＤｈ／ｔ比、あるいは任意の他の関連するパラメータを表示していてよい。
欄２６０４は、各構成についての対応する熱効率を表現し得る。
欄２６０６は、計算上の目詰まりまでの時間などの別のパラメータを表示していてよい。
別の欄２６０８は、ブロックの重量を表示してよい。
出力表２６００は、ブロックパラメータの多数の結果を同時に表示してよい。
【０１２６】
表２６００の出力データまたは出力パラメータを使用して、Ｄｈ／ｔ比、熱効率、耐目詰まり性およびブロックの重量を含めた（ただしこれらに限定されない）因子を考慮に入れて１つの利用分野のための１つのブロックを作成することができる。
ひとたびこれらの因子が考慮されたならば、表２６００、表２１００および／または表２２００の出力を使用して、対応する寸法を有するブロックを生成することができる。
一部の実施例では、所望の空気流、外法寸法、許容可能な直径寸法範囲などのさまざまな入力パラメータを受取った後、ブロックの生成が行われる。
一部の実施例においては、出力表２６００から結果として得られる出力パラメータは、１つのアプリケーションの機能性のための適切な幾何学的寸法決定と共に押出し加工機用のツールを作り出すために、（例えば入力パラメータと併せて）使用される。
詳細には、表２６００からの出力パラメータ（例えば最適なパラメータセット）をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械加工装置に提供して、ツールを作り出しかつ／またはブロックを機械加工してもよい。
他の実施例では、出力パラメータが、自動化されたプロセスを介して３Ｄプリンターに提供されて、ブロックまたはブロックを製造するための必要なツールを作り上げるために必要な工具および／または部品を構築する。
他の実施例では、出力パラメータは、ブロックおよび／またはブロックを製造するためのツールを構築するために、追加の製造用機械に提供される。
さらに他の実施例では、出力パラメータは、ブロックを作り出すために、機械製作作業者に提供される。
【０１２７】
一部の例示的な方法、装置および製品が本明細書中で説明されてきたが、本特許の範囲は、それに限定されるわけではない。
それどころか、本特許は、本特許のクレーム範囲内に正しく入る全ての方法、装置および製品を網羅するものである。
【０１２８】
[実施例]
図２７Ａは、平均最小離隔距離が０．３〜１．０ｍｍで、Ｄhが２．５〜２．８ｍｍの範囲内にある別の例示的ブロックの断面図である。
図２７Ｂは、平均最小離隔距離が０．３〜１．０ｍｍで、Ｄhが２．８〜３．０ｍｍの範囲内にある別の例示的ブロックの断面図である。
図２７Ｃは、平均最小離隔距離が０．３〜１．０ｍｍで、Ｄhが２．２〜２．５ｍｍの範囲内にある別の例示的ブロックの断面図である。
図２７Ｄは、平均最小離隔距離が０．３〜１．０ｍｍで、Ｄhが１．１〜２．２ｍｍの範囲内にある別の例示的ブロックの断面図である。
図２７Ｅは、平均最小離隔距離が０．３〜１．０ｍｍで、Ｄhが０．５〜１．１ｍｍの
図２７Ｆは、平均最小離隔距離が０．３〜２．０ｍｍで、Ｄｈが３．０〜６．０ｍｍの範囲内にある別の例示的ブロックの断面図である。
図２７Ｇは、平均最小離隔距離が０．３〜１．０ｍｍで、Ｄｈが２．６〜３．４ｍｍの範囲内にある別の例示的ブロックの断面図である。
図２７Ｈは、平均最小離隔距離が０．３〜１．０ｍｍで、Ｄhが２．１〜２．６ｍｍの範囲内にある別の例示的ブロックの断面図である。
図２７Ｉは、平均最小離隔距離が０．３〜２．０ｍｍで、Ｄhが３．４〜６．０ｍｍの範囲内にある別の例示的ブロックの断面図である。
【図１】
2016537192.tif 000030
【図２】
2016537192.tif 000031
【図３】
2016537192.tif 000032
【図４】
2016537192.tif 000033
【図５】
2016537192.tif 000034
【図６】
2016537192.tif 000035
【図７】
2016537192.tif 000036
【図８】
2016537192.tif 000037
【図９】
2016537192.tif 000038
【図１０Ａ】
2016537192.tif 000039
【図１０Ｂ】
2016537192.tif 000040
【図１１】
2016537192.tif 000041
【図１２】
2016537192.tif 000042
【図１３】
2016537192.tif 000043
【図１４】
2016537192.tif 000044
【図１５】
2016537192.tif 000045
【図１６】
2016537192.tif 000046
【図１７】
2016537192.tif 000047
【図１８】
2016537192.tif 000048
【図１９】
2016537192.tif 000049
【図２０】
2016537192.tif 000050
【図２１】
2016537192.tif 000051
【図２２】
2016537192.tif 000052
【図２３】
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【図２４】
2016537192.tif 000054
【図２５】
2016537192.tif 000055
【図２６】
2016537192.tif 000056
【図２７Ａ】
2016537192.tif 000057
【図２７Ｂ】
2016537192.tif 000058
【図２７Ｃ】
2016537192.tif 000059
【図２７Ｄ】
2016537192.tif 000060
【図２７Ｅ】
2016537192.tif 000061
【図２７Ｆ】
2016537192.tif 000062
【図２７Ｇ】
2016537192.tif 000063
【図２７Ｈ】
2016537192.tif 000064
【図２７Ｉ】
2016537192.tif 000065
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月1日(2016.3.1)
【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】
内部壁を画定する複数の流路を有する変換器ブロックであって、これらの内部壁が前記ブロックを断面で見た場合にセル状パターンを画定し、こうしてこのパターンは、少なくもと１つの中央流路と複数の周囲流路からなる規則的なサブパターンを含んでおり、かつ流路が実質的に六角形または円形の断面を有しているブロック、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記複数の周囲流路がブロックの深さを貫通して延在して、流体がその中を流動できるようにしている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
サブパターンの中央流路が６本の隣接する周囲流路により取り囲まれている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ブロックが、内部壁の厚み以上の厚みを有する外部壁をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記複数の周囲流路がブロックを貫通して延在して流体がその中を流れることができるようにしており、各流路が加熱チャンバの開口部と流体連通している、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
変換器が熱酸化機および／または触媒を含む、ことを特徴とする請求項１〜５の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項７】
流路間の内部壁厚みに対する中央流路の水力直径の比率が、０．５８〜１９．４８の範囲内の１つの値にほぼ等しくなければならない、ことを特徴とする請求項１〜６の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項８】
流路間の内部壁厚みに対する中央流路の水力直径の比率が、２．０〜８の範囲内の１つの値にほぼ等しくなければならない、ことを特徴とする請求項１〜７の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項９】
ブロックの外部壁が内部壁の厚み以上の厚みを有する、ことを特徴とする請求項１〜８の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１０】
外部壁がセグメント化されている、ことを特徴とする請求項１〜９の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１１】
流路間の内部壁のうちの１つ以上が、流路の部分間の流体連通を可能にするためのスリットを有し、こうしてスリットが好ましくは内部壁の厚みのほぼ３分の１以上の最小幅を有している、ことを特徴とする請求項１〜１０の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１２】
流路の部分間の流体連通を可能にするためにブロック内に溝または開口部をさらに含み、こうしてブロック内の溝または開口部が好ましくは内部壁の厚みのおよそ３分の１以上の最小幅を有している、ことを特徴とする請求項１〜１１の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１３】
内部壁が、初期粒子成長を減少させるためブロックの１つ以上の端部に近接してテーパー付き縁部を有する、ことを特徴とする請求項１〜１２の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１４】
流路に塗布されたシリコン耐性コーティングをさらに含む、ことを特徴とする請求項１〜１３の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の周囲流路がブロックの深さを貫通して延在して流体がその中を流れることができるようにしており、こうして、ブロックの内部に近接する中央流路の各々が５〜１２本の周囲流路により取り囲まれ、各周囲流路がそのそれぞれの中央流路の中心まで実質的に等距離のところにあり、かつこうして、流路間の内部壁厚みに対する中央流路の水力直径の比率が、０．５８〜１９．４８の範囲内の１つの値にほぼ等しくなければならない、ことを特徴とする少なくとも請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
ブロックが押出し加工される、ことを特徴とする請求項１〜１５の少なくとも一項に記載の装置。
【請求項１７】
再生熱プロセスを実施する器具内における、回収、蓄積および／または回収または蓄積された熱または熱エネルギーの放出を目的とする、ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の装置の使用。
【請求項１８】
再生熱プロセスが、再生熱排ガス精製、装置と気体流または液体流との間の再生熱交換、通気メタンガス、坑内空気または窒息性ガス、ＶＯＣ含有気体流および／または、他の可燃性物質または加熱無害化が可能な他の構成成分によって汚染された気体流の再生熱焼却からなる群のうちの１つである、ことを特徴とする請求項１５に記載の使用。
【請求項１９】
熱酸化機、選択触媒還元装置、または濾過用器具内における、ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の装置の使用。
【国際調査報告】
2016537192.tif 000066
2016537192.tif 000067