KR102435113B1 - 오븐을 통과하는 가스의 분배를 위한 배출 노즐 플레이트를 포함하는 오븐 및 오븐 작동 방법 - Google Patents

오븐을 통과하는 가스의 분배를 위한 배출 노즐 플레이트를 포함하는 오븐 및 오븐 작동 방법 Download PDF

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Abstract

오븐, 오븐을 통과하는 가스의 분배를 위한 배출 노즐 플레이트 및 오븐의 작동 방법이 개시되어 있다. 예시적인 오븐은 가스를 가열하는 가열 시스템, 기판 가열 공간, 및 내부에 복수 개의 통로가 형성된 측벽을 포함하고 가열된 가스를 복수 개의 통로로부터 기판 가열 공간으로 지향시키도록 구성된 플리넘(plenum)을 포함하며, 플리넘에 형성된 복수 개의 통로 각각은 각각의 테이퍼진 단면 형상을 갖는다.

Description

오븐을 통과하는 가스의 분배를 위한 배출 노즐 플레이트를 포함하는 오븐 및 오븐 작동 방법
관련 출원
본 특허는 발명의 명칭이 "오븐, 오븐을 통과하는 가스의 분배를 위한 배출 노즐 플레이트 및 오븐 작동 방법(OVENS, DISCHARGE NOZZLE PLATES FOR DISTRIBUTION OF GAS THROUGH AN OVEN, AND METHODS TO OPERATE AN OVEN)"인 2016년 11월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/345,553호에 대한 우선권을 주장한다. 미국 특허 출원 제15/345,553호의 전체 내용은 참조에 의해 여기에 포함된다.
산화 오븐은 통상 전구체(아크릴, 피치 또는 셀룰로오스 섬유 등)로부터 탄소 섬유를 제조하는 데 사용된다. 한가지 통상의 프로세싱 방법은 하나 이상의 산화 오븐을 통해 전구체 재료의 섬유 세그먼트를 연속 인발(drawing)하는 것을 포함한다.
각각의 산화 오븐은, 내부에서 섬유 세그먼트의 산화가 일어나는 개별 산화 챔버를 포함한다. 각각의 섬유 세그먼트는 탄소 섬유 전구체로서 제1 산화 오븐 내로 인발될 수 있고, 그 후 산화 섬유 세그먼트로서 최종 산화 오븐을 빠져나가기 전에 각각의 산화 오븐을 다수 회 통과한다. 오븐의 산화 챔버를 통해 섬유 세그먼트를 인발하기 위해 롤 스탠드(roll stand)와 텐셔너(tensioner)가 사용된다. 각각의 산화 오븐은 고온 가스의 순환 흐름에 의해 대략 300 ℃에 가까운 온도로 세그먼트를 가열한다.
상기한 오븐의 예는 미국 미네아폴리스에 소재하는 Despatch Industries로부터 입수 가능한 Despatch Carbon Fiber Oxidation Oven이다. 상기한 오븐에 관한 설명은 공동 양도된 미국 특허 제4,515,561호에서 확인할 수 있다. '561 특허에 설명된 오븐은 "중앙 대 단부" 산화 오븐이다. 중앙 대 단부 산화 오븐에서, 고온 가스는 챔버의 중앙으로부터 오븐의 산화 챔버에 공급되고, 챔버의 단부를 향해 흐른다.
전형적으로, 상기한 중앙 대 단부 산화 오븐은 챔버의 중앙에 위치하는 중앙 공급 구조체를 포함한다. 중앙 공급 구조체는 상하 적층된 복수 개의 공급 플리넘을 포함한다. 적층된 공급 플리넘들 사이에는 갭이 마련되어, 섬유 세그먼트가 플리넘들 사이로 통과할 수 있다. 각각의 플리넘은 그 하나의 단부 또는 양단부를 통해 가열된 공기를 받아들이는 도관 구조를 포함한다. 각각의 플리넘은 대응하는 도관 구조의 대향 측벽 각각에 형성된 구멍 어레이를 포함한다. 이 구멍 어레이는 여기에서 "노즐"이라고도 한다. 각각의 플리넘은 가열된 공기를 받아들여, 가열된 공기 흐름을 노즐로부터 산화 챔버의 양단부를 향하는 가열 공기의 대략 수평 및 평행 스트림으로 지향시키도록 구성된다.
상기한 노즐은 전형적으로, 플리넘 구조의 측벽을 형성하는 비교적 얇은 금속 시트 쌍으로 형성되었다. 이러한 금속 시트는 여기에서 "노즐 시트"라고도 한다. 도 1 및 도 2는 노즐(102)이 형성된 종래의 노즐 시트(100)의 일례의 일부를 예시한다.
노즐 시트(100)는 전형적으로 두께가 1/4 인치 미만이고, 알루미늄 또는 오븐에서 사용하기에 적절한 알루미늄 유사 재료로 형성된다. 노즐(102)은 통상적으로 시트를 천공하는 것에 의해 각각의 노즐 시트(100)에 형성된다.
상기한 노즐 시트의 상대적인 박막화 및 시트에 있는 다수의 노즐을 고려할 때, 얇은 노즐 시트를 보강하고, 노즐을 빠져나가는 공기가 보다 균일하고 평행한 스트림으로 노즐을 빠져나가도록 노즐을 빠져나가는 공기의 각도 방향을 제어하는 데 기여하기 위해, 통상적으로 헥스 허니콤(hex honeycomb) 재료로 이루어진 시트가 각각의 노즐 시트의 외면 상에 적층되었다. 도 3은 헥스허이콤 재료로 이루어진 시트(104)의 일부를 예시하고, 도 4는 도 1 및 도 2에 도시한 노즐 시트(100)의 외면에 위치하는 헥스 허니콤 재료(104)를 예시한다.
그러나, 헥스 재료 시트에 있는 개구를 얇은 노즐 시트에 있는 대응하는 노즐과 정확하게 정렬시키는 것은 어려울 수 있다. 헥스 재료의 개구와 노즐 시트의 노즐의 오정렬로 인해, 노즐을 빠져나가는 공기가 보다 덜 균일하고 덜 평행한 스트림으로 노즐을 빠져나갈 수 있다. 또한, 각각의 플리넘에 2개의 헥스 재료 시트를 추가하는 것은 각각의 플리넘의 제조 및 조립 비용을 증가시킨다.
일실시예는 섬유 가열용 오븐에 관한 것이다. 오븐은 오븐의 제1 단부와 제2 단부 사이에서 오븐 내에 배치되는 공급 구조체를 포함한다. 공급 구조체는 사이에 갭을 두고 상하 적층된 복수 개의 플리넘을 포함한다. 플리넘은 가열 시스템과 유체 연통된다. 적어도 하나의 플리넘은 복수 개의 통로가 내부에 형성된 적어도 하나의 측벽을 포함하고, 상기 적어도 하나의 플리넘은 가열된 가스의 적어도 일부를 복수 개의 통로로부터 오븐 내부로 지향시키도록 구성된다. 상기 적어도 하나의 플리넘에 형성되는 복수 개의 통로 각각은 각각의 테이퍼진 단면 형상을 갖는다.
다른 실시예는 오븐을 사용하는 섬유 가열 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 가열된 가스를 오븐의 내부 내에 배치된 공급 구조체에 공급하는 단계를 포함한다. 공급 구조체는 사이에 갭을 두고 상하 적층된 복수 개의 플리넘을 포함한다. 상기 방법은 가열된 가스의 적어도 일부를 적어도 하나의 플리넘의 적어도 하나의 측벽에 형성된 통로로부터 오븐의 내부로 지향시키는 단계를 더 포함하며, 상기 통로는 테이퍼진 단면 형상을 갖는다.
도 1은 종래의 노즐 시트의 일례의 일부를 예시한다.
도 2는 도 1에 도시한 노즐 시트의 단면도이다.
도 3은 헥스 허니콤 재료 시트의 일부를 예시한다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시한 노즐 시트의 외면에 위치하는 도 3의 헥스 허니콤 재료를 예시한다.
도 5는 오븐의 예시적인 일실시예의 사시도이다.
도 6은 오븐의 챔버로부터 상부벽이 제거된 상태의, 도 5에 도시한 오븐의 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시한 오븐의 단면 평면도이다.
도 8은 도 5에 도시한 오븐의 중앙 공급 구조체의 상세를 예시한다.
도 9는 공급 플리넘의 예시적인 일실시예의 단면 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시한 공급 플리넘의 일 측벽의 측면도이다.
도 11은 도 10에 도시한 측벽의 일부를 보다 상세히 예시한다.
도 12는 도 11에 도시한 측벽의 일부의 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시한 노즐들 중 하나의 상세도이다.
도 14는 가열된 가스와의 접촉에 의한 섬유 가열 방법의 예시적인 실시예에 관한 흐름도이다.
도 15는 하나의 대안의 테이퍼진 단면 노즐 형상을 예시한다.
도 16은 기판 가열 공간을 통과하는 일정한 기류를 제공하는 다른 예시적인 오븐을 예시한다.
도 17은 예시적인 측벽과 통로를 예시한다.
도 5 내지 도 7은 아래에서 설명하는 노즐 플레이트가 사용될 수 있는 산화 오븐(500)의 예시적인 일실시예를 예시한다. 그러나, 아래에서 설명하는 노즐 플레이트는 다른 산화 오븐에서도 사용될 수 있다는 점을 이해해야만 한다.
도 5 내지 도 7에 도시한 산화 오븐(500)은 전술한 타입의 산화 프로세스를 이용하여 탄소 섬유를 제조하는 데 사용하기에 적합하다. 예컨대, 도 5 내지 도 7에 도시한 산화 오븐(500)의 예시적인 실시예는 당업자에게 알려진 바와 같이 하나 또는 다수의 오븐(예컨대, 적층 구성임)을 사용하는 산화 프로세스에서 이용될 수 있다.
당업자라면, 간결성 및 명확성을 위해 산화 오븐에서 사용되는 다양한 종래의 피쳐(feature)가 도면 및 후속하는 설명에서 생략되었음을 이해할 것이다. 상기한 피쳐의 예로는, 제한하는 것은 아니지만, 오븐(500) 내에서 가스 흐름을 조정하기 위해 사용되는 배플, 도관, 베인, 벤트 등, 연결 통로 및 바람직하지 않은 처리 가스가 주위 환경으로 배출되는 것을 감소시키는 배기 피쳐, 및/또는 단열부, 방열공 및 오븐(500)의 열효율을 향상시키는 다른 열적 피쳐가 있다. 도 5 내지 도 7에 도시한 예시적인 오븐(500)은 상기한 피쳐를 포함할 수 있다는 점을 이해해야만 한다.
도 5 내지 도 7에 도시한 예시적인 실시예에서, 오븐(500)은, 섬유 세그먼트의 산화가 발생하는 오븐 챔버(502)를 포함한다. 이 예시적인 실시예에서, 오븐 챔버(502)는 복수 개의 벽에 의해 획정된다. 산화 챔버(502)를 획정하는 벽은, 상부벽(504), 저부벽(506), 챔버(502)의 각각의 측부(512, 514)를 따른 2개의 측벽(508, 510) 및 챔버(02)의 각각의 단부(520, 522)에 있는 2개의 단부벽(516, 518)을 포함한다. 섬유를 위한 각각의 진입부가 단부벽(516, 518) 각각에 형성된다. 각각의 진입부는 복수 개의 슬롯에 의해 형성되는데, 이 슬롯은 챔버(502)의 제1 측부(512)와 제2 측부(514) 사이에서 연장되고, 이 슬롯을 통해 산화 오븐(500)에 의해 가열된 섬유 세그먼트가 인발된다. 진입부 및 슬롯은 종래의 방식으로 형성될 수 있다.
오븐(500)은 가열 시스템(524)도 또한 포함한다. 가열 시스템(524)은 가열된 가스를 챔버(502)로 공급하는 데 사용된다. 이 예시적인 실시예에서, 사용되는 가스는 대기이다.
가열 시스템(524)은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 도 5 내지 도 7에 도시한 예시적인 실시예에서, 가열 시스템(524)은 적어도 하나의 히터(526)(도 7에 도시함), 가스를 히터(526)로 통과시키는 송풍기(528)(도 7에 도시함) 및 송풍기(528)를 구동하는 모터(530)를 사용하여 구현된다. 각각의 히터(526)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예컨대, 각각의 히터(526)는 하나 이상의 가열 요소를 사용하여 구현될 수 있다. 또한, 각각의 히터(526)는 간접 가스 히터, 전기 히터 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 각각의 히터(526)는 다른 방식으로 구현될 수 있다.
가열 시스템(524)은, 예컨대 하나 이상의 적절한 컨트롤러[비례-적분-미분(Proportional-Integral-Derivative; PID) 컨트롤러 등]를 사용하여 제어될 수 있다.
오븐(500)은 챔버(502)의 단부(520, 522) 사이에서 챔버(502)의 내부 내에 배치되는 공급 구조체(532)를 포함한다. 도 5 내지 도 7에 도시한 예시적인 실시예에서, 오븐(500)은, 가열된 가스가 산화 챔버(502)의 중앙에서 챔버(502)의 단부(520, 522) 측으로 공급되는 중앙 대 단부 산화 오븐이다. 이 예시적인 실시예에서, 공급 구조체(532)는 단부(520, 522)들 사이에서 챔버(502)의 중앙에 또는 챔버 중앙 근처에서 챔버(502) 내부 내에 배치되고, 여기에서는 "중앙 공급 구조체"(532)라고도 한다.
도 5 내지 도 7에 도시한 예시적인 실시예에서, 중앙 공급 구조체(532)는 사이에 갭을 두고 상호 적층된 복수 개의 공급 플리넘(534)을 포함한다.
중앙 공급 구조체(532)는 도 8에 보다 상세히 도시되어 있다. (도 8에 도시한) 갭(536)은 적층된 공급 플리넘(534)들 사이에 마련되어, 섬유 세그먼트가 플리넘(534)들 사이로 통과할 수 있다.
공급 플리넘(534)에 관한 한층 더한 상세는 도 9 내지 도 13과 연계하여 아래에서 제공된다.
가열 시스템(524)으로부터 가열된 가스를 받아들이기 위해, 플리넘(534)은 그 일단부 또는 양단부에서 공급 도관(538)(도 6 및 도 7에 도시함)과 유체 연통된다. 다른 실시예에서는 각각의 플리넘이 그 양단부를 통해 가열된 공기를 받아들이는 것으로 이해되지만, 도 5 내지 도 7에 도시한 예시적인 실시예에서, 각각의 플리넘(534)은 그 단부들 중 하나를 통해 가열된 공기를 받아들이도록 구성된다.
공급 도관(538)은, 플리넘(534)을 빠져나가는 가열된 가스의 속도가 실질적으로 균일하도록, 적절히 테이퍼질 수도 있고, 가열된 가스의 흐름을 조정하는 조정 가능한 슬롯 또는 다른 피쳐(도시하지 않음)가 마련될 수도 있다.
각각의 오븐(500)은 산화 챔버(502) 내에 2개의 복귀 구조체(540)도 또한 포함한다. 하나의 복귀 구조체(540)는 제1 단부벽(516)에 근접하게 위치 설정되고, 다른 복귀 구조체는 제2 단부벽(518)에 근접하게 위치 설정된다. 각각의 복귀 구조체(540)는 복수 개의 복귀 채널을 포함하는데, 복귀 채널은 각각 상하로 적층되고, 중앙 공급 구조체(532)의 대응하는 플리넘(534)의 위치에 일반적으로 대응하도록 위치 설정된다. 복귀 채널들 사이에 갭이 마련되어, 복귀 채널들 사이로 섬유 세그먼트가 통과할 수 있다.
각각의 복귀 구조체(540)의 복귀 채널은 중앙 공급 구조체(532)로부터 해당 복귀 구조체(540) 측으로 지향되는 가스의 적어도 일부를 받아들이도록 구성된다. 즉, 각각의 복귀 구조체(540)는 중앙 공급 구조체(532)에 있는 플리넘(534)의 일측부로부터 해당 복귀 구조체(540)로 지향되는 가스를 받아들인다.
복귀 도관(542)은 각각의 복귀 구조체(540)와 가열 시스템(524) 사이의 유체 연통을 형성하는 데 사용된다. 이러한 방식으로, 복귀 구조체(540)에 의해 받아들여지는 가열된 가스의 적어도 일부가 다시 가열 시스템(524)으로 지향되어 가열되고, 전술한 바와 같이 공급 도관(538)을 통해 플리넘(534)에 공급된다.
도 5 내지 도 7에 도시한 예시적인 실시예에서, 복귀 도관(542)은 챔버(502)의 벽 내에 위치한다. 그러나, 복귀 도관(542)은 다른 방식으로[예컨대, 챔버(502)의 외측에 복귀 도관(542)의 적어도 일부를 위치 설정하는 것에 의해] 구현될 수 있다.
도 5 내지 도 7과 연계하여 여기에서 설명되는 예시적인 실시예에서, 각각의 플리넘(534)은 도 9 내지 도 13에 도시한 바와 같이 구현된다. 각각의 플리넘(534)에는 플리넘(534)의 제1 단부에서 가열된 가스가 공급된다. 가열된 가스는 공급 도관(538)으로부터 공급된다.
각각의 플리넘(534)은 단면에 있어서 대체로 직사각형이고, 챔버(502)의 측벽(508, 510)들 사이에서 수평방향으로 연장되며, 이들 측벽으로부터 이격된다. 도 10에 도시한 바와 같이, 각각의 플리넘(534)은 플리넘(534)의 측벽(904)에 형성된 통로(902)를 갖는다. 이러한 통로(902)는 여기에서는"노즐"(902)라고도 한다. 이 예시적인 실시예에서, 각각의 플리넘(534)의 각각의 측벽(904)은 도 10 내지 도 12와 연계하여 아래에서 더 상세히 설명되는 플레이트를 사용하여 구현된다(그리고, 이러한 플레이트는 여기에서 "노즐 플레이트"(904)라고도 한다).
각각의 노즐(902)을 위한 노즐 플레이트(904)에 형성된 통로는, 플리넘(534)에 공급된 공기가 진입하는 유입 개구(908)(도 12 및 도 13에 도시함)를 갖고, 공급 공기가 빠져나가 오븐(500)의 챔버(502)로 배출되는 유출 개구(910)(도 12 및 도 13에 도시함)를 갖는다. 노즐(902)을 위한 유출 개구(910)는 챔버(502)의 각각의 단부(520, 522)를 향한다.
노즐(902)은 플리넘(534)의 폭에 전반에 걸쳐 연장된다. 노즐(902)은 받아들인 가열된 가스의 흐름을 가열된 가스의 대략 수평 및 평행 스트림으로 산화 챔버(520)의 단부(520, 522)를 향해 지향시키도록 구성 및 배치된다. 가스 스트림은 산화 챔버(502)의 해당 부분을 가로지르는 각각의 섬유 세그먼트와 나란하게 지향된다.
각각의 플리넘(534)은 플리넘(534)의 노즐 플레이트(904)들 사이에서 플리넘(534)의 내부 내에 배치되는 하나 이상의 배플(906)을 포함한다. 이 예시적인 실시예에서, 배플(906)은 도 9에 도시한 바와 같이, 가열된 가스가 플리넘(534)에 공급되는 단부(900) 근처에 그 정점부가 위치하는 V자 형상으로 구성된다. 배플(906)의 이러한 V자형 구성은 일반적으로, 받아들여진 가열된 가스의 흐름을 균일한 방식으로 노즐(902) 외측으로 지향시키도록 설계된다.
도 10은 플리넘(534)의 노즐 플레이트(904)들 중 하나에 형성된 노즐(902)을 예시한다. 이 예시적인 실시예에서, 노즐(902)은 2개의 노즐 플레이트(904)에 동일한 방식으로 형성되지만, 하나의 플레이트(904)를 위한 노즐(902)만이 도시되어 있다. 도 11은 도 10에 도시한 노즐 플레이트(904)의 일부를 보다 상세히 예시한다. 도 12는 도 11에 도시한 노즐 플레이트(904)의 일부의 단면도이다. 도 13은 도 12에 도시한 노즐(902)들 중 하나의 상세도이다.
노즐(902)은, 예컨대 노즐(902)을 위한 통로를 드릴 가공 및 기계 가공하는 것에 의해 및/또는 노즐(902)을 위한 통로가 형성된 노즐 플레이트(904)를 제조하는 주조 프로세스를 이용하는 것에 의해 노즐 플레이트(904)에 형성될 수 있다. 노즐(902)은 다른 방식으로 노즐 플레이트(904)에 형성될 수 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 이 예시적인 실시예에서 노즐 플레이트(904)는 종래의 천공형 노즐 시트보다 훨씬 두껍다. 예컨대, 노즐 플레이트(904)는 0.25 인치를 초과하는 두께를 가질 수 있다. 노즐 플레이트(904)는 알루미늄 또는 오븐에서 사용하기에 적합한 유사 재료로 형성될 수 있다.
또한, 각각의 노즐(902)은 라운드형 개구(도 11에 도시함) 갖도록 그리고 테이퍼진 단면 형상(도 12 및 도 13에 도시함)을 갖도록 노즐 플레이트(904)에 형성된다. 각각의 노즐(902)의 테이퍼진 단면 형상은 각각의 노즐(902)의 대응하는 유출 개구(910)보다 큰 유입 개구(908)를 갖는다.
이 예시적인 실시예에서, 각각의 노즐(902)을 위한 테이퍼진 단면 형상은 노즐 플레이트(904) 폭의 적어도 일부에 있어서 노즐(902)의 유입 개구(908)로부터 연장되는 테이퍼진 섹션(912)을 포함한다. 각각의 노즐(902)은 테이퍼진 섹션(912)의 단부에서부터 노즐(902)의 유출 개구(910)까지 연장되는 직선형 섹션(914)도 또한 포함한다.
각각의 플리넘(534)에 공급되는 공기는 플리넘(534)의 측벽(904)과 평행하게 이동하는 경향이 있다. 그러나, 공기는 플리넘(534)을 통과할 때에 배플(906)과 상호 작용하고, 그 결과 공기가 플리넘(534)을 가로질러 통과할 때에 공기의 적어도 일부는 각각의 노즐(902)의 유입 개구(908)로 지향된다.
이 예시적인 실시예에서, 각각의 노즐(902)의 테이퍼진 섹션(912)은 유입 개구(908)를 따라 만곡형 또는 경사형 에지(916)를 갖는다. 만곡형 또는 경사형 에지(916)는 노즐(902)를 지나 흐르는 공기가 해당 노즐(902)에 진입하게 하는 것을 돕는다. 각각의 노즐의 테이퍼진 섹션(912)은 노즐(902)에 진입하는 공기를 점차적으로 재지향시키는 반면, 각각의 노즐(902)의 직선형 섹션(914)은 공기가 균일한 스트림으로 노즐(902)의 유출 개구(910) 외측으로 흐르도록 공기를 안정화시키고 정렬시킨다.
헥스 허니콤 재료로 이루어진 시트를 사용하는 않는 것에 의해, 헥스 허니콤 재료로 이루어진 시트에 있는 개구와 얇은 천공형 노즐 시트에 있는 대응하는 노즐을 정확하게 정렬하는 어려운 과제뿐만 아니라 임의의 오정렬로 인해 발생할 수 있는 문제를 회피할 수 있다. 또한, 각각의 플리넘(534)의 제조 및 조립 비용은 플리넘(534)에 헥스 허니콤 재료로 이루어진 2개의 시트를 추가하지 않는 것에 의해 절감될 수 있다.
더욱이, 보다 두꺼운 노즐 플레이트(904)와 조합되는 노즐(902)의 테이퍼진 단면 형상은, 헥스 허니콤 재료로 이루어진 시트를 사용하지 않고도 노즐(902)을 빠져나가는 공기가 보다 균일하고 평행한 공기 스트림으로 노즐을 빠져나가게 하는 데 기여한다.
더욱이, 천공형 시트를 사용하지 않는 것에 의해, 최종 공기 스트림에서 감소된 정압으로 동일한 균일도가 달성될 수 있다.
또한, 헥스 허니콤 재료로 이루어진 시트를 사용하지 않는 것에 의해, 노즐(902)의 유출 개구(910)의 형상 및 배치가 노즐 플레이트(904) 위에 놓인 헥스 허니콤 재료에 있는 개구에 대응할 필요가 없다.
도 14는 가열된 가스와의 접촉에 의한 섬유 가열 방법(1400)의 예시적인 실시예에 관한 흐름도이다. 도 14에 도시한 방법(1400)의 실시예는 여기에서는, 도 5 내지 도 13과 연계하여 전술한 산화 오븐(500) 및 노즐 플레이트(904)의 예시적인 실시예를 이용하여 구현되는 것으로 설명된다. 그러나, 다른 실시예는 다른 방식으로 구현될 수도 있다는 점을 이해해야만 한다.
상기 방법(1400)은 오븐(500)의 내부 내에 배치되는 공급 구조체(532)로 가열된 가스를 공급하는 단계를 포함하고, 공급 구조체(532)는 갭(536)을 사이에 두고 상하로 적층된 복수 개의 플리넘(534)을 포함한다(블럭 1402). 이 예시적인 실시예에서, 가열된 가스는 공급 도관(538)을 통해 가열 시스템(528)으로부터 각각의 플리넘(534)으로 공급된다.
상기 방법(1400)은 가열된 가스의 적어도 일부를 적어도 하나의 플리넘(534)의 적어도 하나의 측벽(904)에 형성된 노즐(902)로부터 오븐(502)의 내부로 지향시키는 단계를 더 포함하며, 상기 노즐(902)은 테이퍼진 단면 형상을 갖는다(블럭 1404). 가열된 가스는 산화 챔버(502)의 일부를 가로지르는 각각의 섬유 세그먼트와 나란하게 산화 챔버(502)의 단부(520, 522)를 향해 대략 수평 및 평행한 가열된 가스 스트림으로 노즐(902)에서 흘러나간다.
이 예시적인 실시예에서, 가열된 가스의 적어도 일부는 노즐(902)의 유입 개구(908)로 지향되고, 가열된 가스의 적어도 일부는 노즐(902)의 유출 개구(910)로부터 오븐(500)의 내부로 지향된다. 또한, 이 예에서 노즐(902)의 유입 개구(908)로 지향되는 가열된 가스의 적어도 일부는 유입 개구(908)를 따라 형성된 만곡형 또는 경사형 에지(916)를 따라 그리고 노즐(902)의 테이퍼진 섹션(912)으로 지향된다. 더욱이, 이 예에서 노즐(902)의 유출 개구(910)로부터 오븐(500)의 내부로 지향되는 가열된 가스의 적어도 일부는 오븐(500) 내부로 배출되기 전에 노즐(902)의 직선형 섹션(914)으로 지향된다.
전술한 실시예는 단지 예시적인 것일뿐, 제한하려는 의도는 없다.
노즐(902)의 테이퍼진 단면 형상은 다른 방식으로 구현될 수도 있다는 점을 이해해야만 한다. 도 15는 전술한 플리넘(534)에서 사용될 수 있는 노즐(1502)의 하나의 대안의 테이퍼진 단면 형상을 예시한다. 노즐(1502)은 아래에서 설명하는 점을 제외하고는 도 9 내지 도 13과 연계하여 전술한 노즐(902)과 대체로 동일하다.
이 예시적인 실시예에서, 노즐(1502)의 테이퍼진 섹션(1512)는 노즐(1502)의 유입 개구(1508)로부터 노즐(1502)의 유출 개구(1510)로 연장되며, 직선형 섹션을 포함하지 않는다. 또한, 도 9 내지 도 14와 연계하여 전술한 실시예와 같이, 각각의 노즐(1502)의 테이퍼진 섹션(1512)은 유입 개구(1508)를 따라 만곡형 또는 경사형 에지(1516)를 갖는다.
다른 테이퍼진 단면 형상도 사용될 수 있다.
전술한 예시적인 실시예에서, 각각의 플리넘(534)에는 하나의 측부로부터 가열된 가스가 공급된다. 그러나, 다른 실시예에서는 중앙 공급 구조체에 있는 플리넘에는 양측부로부터 가스가 공급된다.
더욱이, 전술한 예시적인 실시예에서, 모든 노즐의 단면 형상은 동일하다. 그러나, 다른 실시예에서는 그렇지 않으며, 노즐의 크기 및 형상이 주어진 플리넘 내에서 노즐마다 다를 수 있고, 주어진 공급 구조체 내에서 플리넘마다 다를 수 있다. 또한, 전술한 예시적인 실시예에서는 플리넘이 2개의 측벽을 갖는 것으로 제시되어 있고, 2개의 측벽이 내부에 형성된, 전술한 바와 같은 테이퍼진 단면 형상을 갖는 노즐을 갖는다. 그러나, 반드시 그럴 필요는 없다(예컨대, 측벽들 중 단지 하나만이 내부에 형성된, 전술한 바와 같은 테이퍼진 단면 형상을 갖는 노즐을 갖는다). 더욱이, 전술한 예시적인 실시예에서, 중앙 공급 구조체에 있는 각각의 플리넘은 동일한 구성 및 디자인을 갖는다. 그러나, 반드시 그럴 필요는 없고, 대신에 중앙 공급 구조체에 포함되는 하나 이상의 플리넘이 중앙 공급 구조체에 포함되는 하나 이상의 다른 플리넘과 상이한 구성 및/또는 디자인을 가질 수 있다.
도 16은 기판 가열 공간(1602)을 통과하는 일정한 기류를 제공하는 다른 예시적인 오븐(1600)을 예시한다. 도 16의 예시적인 오븐(1600)은 앞서 개시한 노즐과 유사하거나 동일한 노즐을 사용한다. 오븐(1600)은 외부 기류에 대해 폐쇄되거나 시일될 수 있다. 도 5 내지 도 7의 예시적인 오븐(500)에서와 같이 탄소 섬유를 가열하는 대신에, 예시적인 오븐(1600)은 기판 가열 공간(1602)에 위치하는 고정 물체를 가열 및/또는 이와 달리 이 고정 물체에 기류를 제공할 수 있다.
오븐(1600)은 기판 가열 공간(1602), 가열 시스템(1604) 및 플리넘(1608)을 포함한다. 플리넘(1608)은 이 플리넘(1608)과 기판 가열 공간(1602) 사이에 위치 설정되는 측벽(1610)을 포함한다. 이에 따라, 측벽(1610)은 또한 기판 가열 공간(1602)의 측벽이다. 측벽(1610)은 측벽(1610)에 통로(1612)가 형성되어, 가열된 가스(1606)가 플리넘(1608)으로부터 기판 가열 공간(1602)로 흐르게 한다. 플리넘(1608)은 가열된 가스를 복수 개의 통로(1612)로부터 기판 가열 공간(1602)으로 지향시킨다. 플리넘(1608)에 형성된 통로(1612) 각각은 각각의 테이퍼진 단면 형상을 갖는다. 측벽(1610)과 통로(1612)는 가스를 기판 가열 공간(1602) 전반에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분배한다.
가열된 가스(1606)는 기판 가열 공간(1602)에 있는 하나 이상의 기판(1616) 위로 지향될 수도 있고/있거나, 이 하나 이상의 기판에 충돌할 수도 있다. 예시된 예에서는, 기판 가열 공간에는 여러 높이의 기판이 있으며, 가열된 가스(1606)는 측벽(1610)으로부터 기판(1616) 위로 흐른다.
도 17은 예시적인 측벽(1610)과 통로(1612)를 예시한다. 통로(1612)의 예는 도 11, 도 12, 도 13 및/또는 도 15에 도시한 바와 같이 성형될 수 있다. 도 17에 도시한 바와 같이, 통로(1612)는 하나 이상의 반복 패턴을 이용하여 측벽(1610) 전반에 걸쳐 분포된다. 하나 이상의 반복 패턴은 기판 가열 시에 적재 영역 전반에 걸친 가열된 가스의 분배를 최적화하기 위해 측벽(1610) 전반에 걸친 통로(1612)의 배치를 포함할 수 있다., 여기에서 사용되는 가열된 가스의 "최적 분포"라는 것은 작동 가능면을 통과하는 공기의 체적과 실질적으로 동일한 체적 및/또는 공기 스트림에서 디바이스에 의해 방열되는 열과 실질적으로 동일한 양을 갖는다는 것을 일컫는다. 몇몇 예에서, 공기 흐름의 체적은, 체적이 +15 % 이내일 때에 실질적으로 동일한 것으로 간주된다. 몇몇 예에서, 방열이 +15 % 이내일 때에 2개 이상의 레벨의 방열이 실질적으로 동일하다.
도 16으로 돌아가면, 기판 가열 공간(1602)은 플리넘(1608) 반대측에 복귀 구조체(1614)도 또한 포함한다. 복귀 구조체(1614)는 가열된 가스(1606)의 적어도 일부를 기판 가열 공간(1602) 밖으로 지향시킨다. 복귀 구조체(1614)는 가열된 가스의 적어도 일부를 가열 시스템으로 지향시키도록 되어 있다.
도 11, 도 12, 도 13 및 도 15를 참고하여 전술한 바와 같이, 예시적인 측벽(1610)에 있는 통로(1612) 각각은 각각의 유입 개구(908)와 각각의 유출 개구(910)를 포함한다. 하나 이상의 통로(1612)가 유입 개구(908)로부터 연장되는 테이퍼진 섹션(912)을 가질 수 있다. 하나 이상의 통로(1612)가 유입 개구(908)를 따른 만곡형 또는 경사형 에지(916)도 또한 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 통로(1612)는 유입 개구(908)로부터 연장되는 테이퍼진 섹션(912)과 테이퍼진 섹션(912)으로부터 유출 개구(910)로 연장되는 직선형 섹션(914)을 포함한다.
몇몇 예에서, 측벽(1610)은 통로가 없는 섹션을 가지며, 이 섹션은 통로를 갖는 다른 섹션들 사이에 위치할 수 있다. 예컨대, 통로(1612)가 없는 섹션은 기판(1616)이 위치하는 곳에 (예컨대, 기판(1616) 높이에 대해 수직으로) 위치 설정될 수 있다. 측벽(1610)은 제1 통로(1612)를 갖는 제1 섹션, 제2 통로(1612)를 갖는 제2 섹션, 및 제1 섹션과 제2 섹션 사이에 위치하고 통로(1612)를 갖지 않는 제3 섹션을 가질 수 있다.
도 16에 예시한 바와 같이, 플리넘(1608)은 플리넘(1608)의 가스 입력 위치(1618)에서부터 플리넘의 반대측 단부 측으로 테이퍼진다. 측벽(1610)은 가열된 가스(1606)를 실질적으로 균일한 체적으로 통로(1612)로부터 출력하도록 구성된다. 공정 중에, 예시적인 가열 시스템(1604)은 측벽(1610)의 페이스에 걸쳐 실질적으로 균일한 가스 흐름 체적을 제공하도록 플리넘(1608)의 정압을 제어한다. 몇몇 예에서, 가열 시스템(1604)은 (예컨대, 팬을 통해) 플리넘(1608)을, 측벽(1610) 전체에 걸쳐 적어도 0.3 인치 수주(water column)의 정압으로 유지한다. 몇몇 다른 예에서, 가열 시스템(1604)은 (예컨대, 팬을 통해) 플리넘(1608)을, 측벽(1610) 전체에 걸쳐 적어도 0.5 인치 수주의 정압으로 유지한다.
몇몇 예에서, 오븐(1600)에는 복귀 구조체(1614)와 가열 시스템(1604) 사이에 냉각 코일 또는 다른 가스 냉각 시스템이 더 마련된다.
다수의 실시예가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 청구되는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 일 없이, 설명한 실시예에 대한 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 점이 이해될 것이다.
예시적인 실시예
예 1은, 섬유 가열용 오븐으로서, 사이에 갭을 두고 상하 적층되는 복수 개의 플리넘을 포함하고 오븐의 제1 단부와 제2 단부 사이에서 오븐 내에 배치되는 공급 구조체를 포함하고, 플리넘은 가열 시스템과 유체 연통되며, 적어도 하나의 플리넘이 내부에 형성된 복수 개의 통로를 포함하는 적어도 하나의 측벽을 포함하고, 상기 적어도 하나의 플리넘은 가열된 가스의 적어도 일부를 복수 개의 통로로부터 오븐 내부로 지향시키도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 플리넘에 형성된 복수 개의 통로 각각은 각각의 테이퍼진 단면 형상을 갖는 것인 섬유 가열용 오븐을 포함한다.
예 2는, 상기 적어도 하나의 플리넘에 있는 상기 적어도 하나의 측벽에 형성된 통로 각각이 각각의 유입 개구와 각각의 유출 개구를 포함하는 것인 예 1의 오븐을 포함한다.
예 3은, 적어도 하나의 통로에 있어서, 각각의 유입 개구가 각각의 유출 개구보다 큰 것인 예 2의 오븐을 포함한다.
예 4는, 상기 적어도 하나의 플리넘에 있는 상기 적어도 하나의 측벽에 형성된 통로들 중 적어도 하나가 각각의 유입 개구로부터 연장되는 테이퍼진 섹션을 포함하는 것인 예 2 또는 예 3의 오븐을 포함한다.
예 5는, 테이퍼진 섹션을 포함하는 통로들 중 적어도 하나가 각각의 유입 개구를 따른 만곡형 또는 경사형 에지를 더 포함하는 것인 예 4의 오븐을 포함한다.
예 6은, 상기 적어도 하나의 플리넘에 있는 상기 적어도 하나의 측벽에 형성된 통로들 중 적어도 하나가 각각의 유입 개구로부터 연장되는 테이퍼진 섹션과, 테이퍼진 섹션의 단부로부터 각각의 유출 개구로 연장되는 직선형 섹션을 포함하는 것인 예 2 내지 예 5 중 임의의 예의 오븐을 포함한다.
예 7은, 상기 적어도 하나의 플리넘의 외면에 허니콤 재료가 위치하지 않는 것인 예 1 내지 예 6 중 임의의 예의 오븐을 포함한다.
예 8은, 상기 적어도 하나의 측벽이 적어도 0. 25 인치 두께인 것인 예 1 내지 예 7 중 임의의 예의 오븐을 포함한다.
예 9는 오븐을 사용하는 섬유 가열 방법으로서, 오븐의 내부 내에 배치되고, 사이에 갭이 위치하도록 상하 적층된 복수 개의 플리넘을 포함하는 공급 구조체에 가열된 가스를 공급하는 단계; 및 가열된 가스의 적어도 일부를, 적어도 하나의 플리넘에 있는 적어도 하나의 측벽에 형성되고, 테이퍼진 단면 형상을 갖는 통로로부터 오븐 내부로 지향시키는 단계를 포함하는 섬유 가열 방법을 포함한다.
예 10은, 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 통로로부터 오븐 내부로 지향시키는 단계는, 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 통로의 유입 개구 내로 지향시키는 단계; 및 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 통로의 유출 개구로부터 오븐 내부로 지향시키는 단계를 포함하는 것인 예 9의 섬유 가열 방법을 포함한다.
예 11은, 상기 통로들 중 적어도 하나에 있어서, 각각의 유입 개구가 각각의 유출 개구보다 큰 것인 예 10의 섬유 가열 방법을 포함한다.
예 12는, 상기 통로들 중 적어도 하나가 각각의 유입 개구로부터 연장되는 테이퍼진 섹션을 포함하는 것인 예 10 또는 예 11의 섬유 가열 방법을 포함한다.
예 13은, 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 통로의 유입 개구 내로 지향시키는 단계는 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 통로의 유입 개구를 따라 형성된 만곡형 또는 경사형 에지를 따라 지향시키는 것을 포함하는 것인 예 10 내지 예 12 중 임의의 예의 섬유 가열 방법을 포함한다.
예 14는, 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 통로의 유입 개구 내로 지향시키는 단계는 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 통로의 테이퍼진 섹션으로 지향시키는 것을 포함하는 것인 예 10 내지 예 13 중 임의의 예의 섬유 가열 방법을 포함한다.
예 15는, 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 통로의 유출 개구로부터 오븐 내부로 지향시키는 단계는, 가열된 가스의 적어도 일부를, 가열된 가스를 오븐 내부로 배출하기 전에 상기 통로의 직선형 섹션으로 지향시키는 것을 포함하는 것인 예 10 내지 예 14 중 임의의 예의 섬유 가열 방법을 포함한다.
예 16은, 가스를 가열하는 가열 시스템; 기판 가열 공간; 및 복수 개의 통로가 내부에 형성된 측벽을 포함하는 플리넘을 포함하는 오븐을 포함한다. 플리넘은 가열된 가스를 복수 개의 통로로부터 기판 가열 공간으로 지향시키도록 구성되고, 플리넘에 형성된 복수 개의 통로 각각은 각각의 테이퍼진 단면 형상을 갖는다.
예 17은, 기판 가열 공간이 가열된 가스의 적어도 일부를 기판 가열 공간 외측으로 지향시키기 위해 플리넘 반대측의 복귀 구조체를 포함하는 것인 예 16의 오븐을 포함한다.
예 18은, 복귀 구조체가 가열된 가스의 적어도 일부를 가열 시스템으로 지향시키도록 된 것인 예 17의 오븐을 포함한다.
도 19는, 복수 개의 통로가 측벽 전반에 걸쳐 하나 이상의 반복 패턴을 이용하여 분포되는 것인 예 16 내지 예 18 중 임의의 예의 오븐을 포함한다.
예 20은, 하나 이상의 반복 패턴이 기판 가열 시에 적재 영역에 전반에 걸친 가열된 가스의 분배를 최적화하기 위해 측벽 전반에 걸친 통로(1612)의 배치를 포함하는 것인 예 19의 오븐을 포함한다.
예 21은, 측벽이 통로들 중 제1 통로를 갖는 제1 섹션과, 통로들 중 제2 통로를 갖는 제2 섹션을 포함하고, 측벽이 측벽의 제1 섹션과 측벽의 제2 섹션 사이에 제3 섹션을 포함하고, 제3 섹션은 가열된 가스를 지향시키는 통로를 갖는 않는 것인 예 16 내지 예 20 중 임의의 예의 오븐을 포함한다.
예 22는, 플리넘의 측벽에 형성된 통로 각각이 각각의 유입 개구와 각각의 유출 개구를 포함하는 것인 예 16 내지 예 21 중 임의의 예의 오븐을 포함한다.
예 23은, 플리넘의 측벽에 형성된 통로들 중 적어도 하나가 각각의 유입 개구로부터 연장되는 테이퍼진 섹션을 포함하는 것인 예 22의 오븐을 포함한다.
예 24는, 테이퍼진 섹션을 포함하는 통로들 중 적어도 하나가 각각의 유입 개구를 따른 만곡형 또는 경사형 에지를 더 포함하는 것인 예 23의 오븐을 포함한다.
예 25는, 플리넘의 측벽에 형성된 통로들 중 적어도 하나가 각각의 유입 개구로부터 연장되는 테이퍼진 섹션과, 테이퍼진 섹션의 단부로부터 각각의 유출 개구로 연장되는 직선형 섹션을 포함하는 것인 예 22 내지 예 24 중 임의의 예의 오븐을 포함한다.
예 26은, 플리넘이 플리넘의 가스 입력 위치로부터 플리넘의 반대측 단부 측으로 테이퍼진 것인 예 16 내지 예 25 중 임의의 예의 오븐을 포함한다.
예 27은, 측벽이 복수 개의 통로로부터 가스를 실질적으로 균일한 체적으로 출력하도록 구성된 것인 예 26의 오븐을 포함한다.
예 28은, 기판 가열 영역 반대측의 측벽 전체에 걸쳐 적어도 0.3 인치 수주의 정압을 발생시키도록 구성된 공기 순환기를 더 포함하는 예 16 내지 예 27 중 임의의 예의 오븐을 포함한다.
예 29는, 기판 가열 영역 반대측의 측벽 전체에 걸쳐 적어도 0.5 인치 수주의 정압을 발생시키도록 구성된 공기 순환기를 더 포함하는 예 16 내지 예 27 중 임의의 예의 오븐을 포함한다.
예 30은 오븐에서 기판을 가열하는 기판 가열 방법으로서, 오븐의 내부 내에 배치되고, 플리넘을 포함하는 공급 구조체에 가열된 가스를 공급하는 단계; 및 가열된 가스의 적어도 일부를 플리넘의 측벽에 형성되고 테이퍼진 단면 형상을 갖는 통로를 통해 오븐 내부로 지향시키는 단계를 포함하는 기판 가열 방법을 포함한다.
예 31은, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로를 통해 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계는, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유입 개구로 지향시키는 ㄷ단계 및 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유출 개구로부터 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계를 포함하는 것인 예 30의 기판 가열 방법을 포함한다.
예 32는, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로를 통해 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계는, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유입 개구로 지향시키는 단계; 및 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유출 개구로부터 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계를 포함하는 것인 예 31의 기판 가열 방법을 포함한다.
예 33은, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유입 개구로 지향시키는 단계는 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유입 개구를 따라 형성된 만곡형 또는 경사형 에지를 따라 지향시키는 것을 포함하는 것인 예 31의 기판 가열 방법을 포함한다.
예 34는, 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 통로의 유입 개구로 지향시키는 단계는, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 테이퍼진 섹션으로 지향시키는 것을 포함하는 것인 예 31의 기판 가열 방법을 포함한다.
예 35는, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유출 개구로부터 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계는, 가열된 가스를 기판 가열 공간으로 배출하기 전에 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 직선형 섹션으로 지향시키는 것을 포함하는 것인 예 31의 기판 가열 방법을 포함한다.
예 36은, 가열된 가스의 적어도 일부를 기판 가열 공간으로부터 복귀 구조체를 통해 플리넘으로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 것인 예 30 내지 예 35 중 임의의 예의 기판 가열 방법을 포함한다.
예 37은, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로를 통해 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계는, 가열된 가스의 적어도 일부를 측벽 전반에 걸친 1회 이상의 반복 패턴의 통로로 지향시키는 것을 포함하는 것인 예 30 내지 예 36 중 임의의 예에 따른 기판 가열 방법을 포함한다.
예 38은, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로를 통해 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계는, 가열된 가스의 적어도 일부를 실질적으로 균일한 체적으로 통로를 통과하도록 지향시키는 것을 포함하는 것인 예 30 내지 예 37 중 임의의 예의 기판 가열 방법을 포함한다.
특정 실시예를 참고로 하여 본 발명의 방법 및/또는 시스템을 설명하였지만, 당업자라면, 본 발명의 방법 및/또는 시스템의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 이루어질 수 있고, 등가물로 대체할 수 있다는 점을 이해할 것이다. 추가로, 특정 조건 또는 재료를 본 개시의 교시에 맞추기 위해, 본 개시의 범위로부터 벗어나는 일 없이 많은 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법 및/또는 시스템은 개시된 특정 구현예로 제한되지 않는다. 대신에, 본 발명의 방법 및/또는 시스템은 실질적으로 그리고 균등론 하에서 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 구현예를 포함할 것이다.

Claims (22)

  1. 오븐으로서,
    가스를 가열하는 가열 시스템;
    기판 가열 공간; 및
    내부에 복수 개의 통로가 형성된 측벽을 포함하고, 가열된 가스를 복수 개의 통로로부터 기판 가열 공간으로 지향시키도록 구성된 플리넘(plenum)
    을 포함하고, 플리넘에 형성된 복수 개의 통로 각각은 각각의 테이퍼진 단면 형상과, 각각 하나의 유입 개구와, 각각 하나의 유출 개구를 갖고, 플리넘의 측벽에 형성된 통로 중 적어도 하나는 각각의 유입 개구로부터 연장하는 테이퍼진 섹션을 포함하고, 복수의 통로 각각은 통로의 하나의 유입 개구와 하나의 유출 개구 사이에 테이퍼진 섹션을 포함하는 것인 오븐.
  2. 제1항에 있어서, 기판 가열 공간은 가열된 가스의 적어도 일부를 기판 가열 공간 외측으로 지향시키기 위해 플리넘 반대측의 복귀 구조체를 포함하는 것인 오븐.
  3. 제2항에 있어서, 복귀 구조체는 가열된 가스의 적어도 일부를 가열 시스템으로 지향시키도록 된 것인 오븐.
  4. 제1항에 있어서, 복수 개의 통로는 하나 이상의 반복 패턴을 이용하여 측벽 전반에 걸쳐 분포되는 것인 오븐.
  5. 제4항에 있어서, 하나 이상의 반복 패턴은 기판 가열 공간의 적재 영역에 전반에 걸친 가열된 가스의 분배를 최적화하기 위해 측벽 전반에 걸친 통로의 배치를 포함하는 것인 오븐.
  6. 제1항에 있어서, 측벽은 통로들 중 제1 통로를 갖는 측벽의 제1 섹션과, 통로들 중 제2 통로를 갖는 측벽의 제2 섹션을 포함하고, 측벽은 측벽의 제1 섹션과 측벽의 제2 섹션 사이에 제3 섹션을 포함하고, 측벽의 제3 섹션은 가열된 가스를 지향시키는 통로를 갖지 않는 것인 오븐.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 테이퍼진 섹션을 포함하는 통로들 중 적어도 하나는 각각의 유입 개구를 따른 만곡형 또는 경사형 에지를 더 포함하는 것인 오븐.
  10. 제1항에 있어서, 테이퍼진 섹션을 포함하는 플리넘의 측벽에 형성된 통로들 중 적어도 하나는 테이퍼진 섹션의 단부로부터 각각의 유출 개구로 연장되는 직선형 섹션을 더 포함하는 것인 오븐.
  11. 제1항에 있어서, 플리넘은 플리넘의 가스 입력 위치로부터 플리넘의 반대측 단부 측으로 테이퍼진 것인 오븐.
  12. 제11항에 있어서, 측벽은 복수 개의 통로로부터 가스를 균일한 체적으로 출력하도록 구성되는 것인 오븐.
  13. 제1항에 있어서, 기판 가열 영역 반대측의 측벽 전체에 걸쳐 적어도 0.3 인치 수주(water column)의 정압을 발생시키도록 구성된 공기 순환기를 더 포함하는 오븐.
  14. 제1항에 있어서, 기판 가열 영역 반대측의 측벽 전체에 걸쳐 적어도 0.5 인치 수주의 정압을 발생시키도록 구성된 공기 순환기를 더 포함하는 오븐.
  15. 오븐에서 기판을 가열하는 기판 가열 방법으로서,
    가열된 가스를 오븐의 내부 내에 배치된 공급 구조체 - 플리넘을 포함함 - 에 공급하는 단계; 및
    가열된 가스의 적어도 일부를 플리넘의 측벽에 형성된 통로를 통해 오븐 내부의 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계로서, 각각의 통로는 테이퍼진 단면 형상과, 각각 하나의 유입 개구와, 각각 하나의 유출 개구를 갖는 것인 단계
    를 포함하고,
    가열된 가스의 적어도 일부를 통로를 통해 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계는 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유입 개구 내로 지향시키는 단계를 포함하고,
    가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유입 개구 내로 지향시키는 단계는, 통로의 각각 하나의 유입 개구와 각각 하나의 유출 개구 사이에서 연장하는 통로의 각각의 테이퍼진 섹션 내로 가열된 가스의 적어도 일부를 지향시키는 단계를 포함하는 것인 기판 가열 방법.
  16. 제15항에 있어서, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로를 통해 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계는, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유출 개구로부터 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계
    를 포함하는 것인 기판 가열 방법.
  17. 제15항에 있어서, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유입 개구로 지향시키는 단계는,
    가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유입 개구를 따라 형성된 만곡형 또는 경사형 에지를 따라 지향시키는 것
    을 포함하는 것인 기판 가열 방법.
  18. 삭제
  19. 제15항에 있어서, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 유출 개구로부터 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계는,
    가열된 가스를 기판 가열 공간으로 배출하기 전에 가열된 가스의 적어도 일부를 통로의 직선형 섹션으로 지향시키는 것
    을 포함하는 것인 기판 가열 방법.
  20. 제15항에 있어서, 가열된 가스의 적어도 일부를 기판 가열 공간으로부터 복귀 구조체를 통해 플리넘으로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 기판 가열 방법.
  21. 제15항에 있어서, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로를 통해 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계는,
    가열된 가스의 적어도 일부를 측벽 전반에 걸친 1회 이상의 반복 패턴의 통로로 지향시키는 것을 포함하는 것인 기판 가열 방법.
  22. 제15항에 있어서, 가열된 가스의 적어도 일부를 통로를 통해 기판 가열 공간으로 지향시키는 단계는,
    가열된 가스의 적어도 일부를 균일한 체적으로 통로를 통과하도록 지향시키는 것
    을 포함하는 것인 기판 가열 방법.
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