KR20010086107A - Burner manifold apparatus for use in a chemical vapor deposition process - Google Patents
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Abstract
화학 증착공정의 연소부에 반응물을 전달하기 위한 버너 메니폴드 장치(10)는 유체 입구(32a,32b), 유체 출구(49) 및 그들 사이로 연장된 다수개의 유체 통로(50)를 포함한다. 상기 유체 통로(50)는 유체 입구로부터 유체 출구까지 서로를 향해 수렴한다. 일실시예는 메니폴드 베이스(12), 압력 플레이트(14), 및 미세기계가공된 버너(58)를 장착하기 위한 메니폴드 버너 마운트(16)를 포함한다. 상기 메니폴드 베이스 내부의 유체 통로(50)는 메니폴드 버너 마운트에 유체를 대칭적으로 분배하는 구조를 갖는다. 상기 유체는 메니폴드 버너 마운트의 유체 통로를 통과하게 된다. 상기 유체 통로는 수렴하지만, 서로로부터 유체적으로 격리된 상태를 유지하며, 상기 유체 통로는 선형 유체 스트림을 생성하도록 하는 선형 어레이를 형성한다. 선택적으로, 상기 버너 메니폴드 장치는 적층구조로 된 다수개의 메니폴드 엘리먼트를 포함할 수 있다. 이러한 선택적 실시예에서, 상기 메니폴드 엘리먼트는 적층구조의 상부에 선형 유체 통로 어레이를 형성하는 구조이며, 상부에 근접할수록 각각의 층에서 유체 통로의 수는 증가하게 된다. 또 다른 실시예로서, 상기 버너 메니폴드는 내부에 유체 통로를 가진 메니폴드를 형성하기 위해 다이를 통하여 미립자 합성물을 압출함으로써 제조될 수 있다. 일반적으로, 이와 같이 압출된 메니폴드는 버너가 장착될 수 있는 테이퍼부를 갖는다.Burner manifold device 10 for delivering reactants to the combustion section of a chemical vapor deposition process includes fluid inlets 32a and 32b, fluid outlet 49 and a plurality of fluid passages 50 extending therebetween. The fluid passages 50 converge toward each other from the fluid inlet to the fluid outlet. One embodiment includes a manifold base 12, a pressure plate 14, and a manifold burner mount 16 for mounting a micromachined burner 58. The fluid passage 50 inside the manifold base has a structure for symmetrically distributing fluid to the manifold burner mount. The fluid passes through the fluid passage of the manifold burner mount. The fluid passages converge, but remain fluidly isolated from each other, and the fluid passages form a linear array that allows for the generation of a linear fluid stream. Optionally, the burner manifold device may comprise a plurality of manifold elements in a stacked configuration. In this optional embodiment, the manifold element is a structure that forms an array of linear fluid passages on top of the stack, and closer to the top increases the number of fluid passages in each layer. In another embodiment, the burner manifold may be manufactured by extruding particulate composite through a die to form a manifold with fluid passages therein. In general, the extruded manifold has a tapered portion on which the burner can be mounted.
Description
증기 전달 전구체 공정에 사용하기 위한 수많은 버너 구조가 개발되었으며, 하우토프 등의 계류중인 특허출원 제 08/767,653호에 개시된 바와 같이, 적어도 하나의 액체 전달 전구체 공정이 시도되었다. 전구체가 버너에 증기 형태로 전달되든지 액체 형태로 전달되든지, 버너가 분산된 균일한 전구체 스트림을 받아들인다는 것이 중요하다. 이 개념은 정확한 굴절률 프로파일을 형성하기 위한 도파관 제조과정에서 특히 중요하다.Numerous burner structures have been developed for use in vapor delivery precursor processes, and at least one liquid delivery precursor process has been attempted, as disclosed in the pending patent application 08 / 767,653 to Hautov et al. Whether the precursor is delivered to the burner in vapor form or in liquid form, it is important that the burner accepts a dispersed uniform precursor stream. This concept is particularly important in waveguide fabrication to form accurate refractive index profiles.
최근, 소형의 공급채널과 오리피스를 가진 금속 산화물 수트 증착용 버너가 제안되었다. 이 버너의 채널과 오리피스는, 예를 들어, "금속 산화물 수트 제조용 버너 및 그 방법"이란 명칭으로 예비출원된 제 60/068,255호에 개시된 바와 같이, 150 미크론 이하의 직경 또는 폭을 가질 수 있다.Recently, a burner for metal oxide soot deposition with a small supply channel and orifice has been proposed. The burner's channels and orifices may have a diameter or width of 150 microns or less, as disclosed, for example, in 60 / 068,255, previously filed under "Burners and Methods for Manufacturing Metal Oxide Suits".
따라서, 이와 같이 미세 기계가공된 버너와 함게 사용될 수 있으며, 유체를 균일하고 일정하게 버너에 분배할 수 있는 버너 메니폴드에 대한 수요가 발생하였다. 종래의 대형 버너에서, 이러한 균일성은 그와 동일하게 대형인 동심 링에 의해 구현되었다. 그러나, 이 해결책은 미세 기계가공된 버너에서는 실용적이지 못하였다.Thus, there has been a demand for burner manifolds that can be used with such finely machined burners and that can evenly and evenly distribute fluid to the burners. In conventional large burners, this uniformity is achieved by concentric rings that are equally large. However, this solution has not been practical for micromachined burners.
본 발명은 신규한 버너 메니폴드 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 미세기계가공된 실리콘 버너와 같은 미세 기계가공된 버너용 버너 메니폴드 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a novel burner manifold device. In particular, the present invention relates to a burner manifold device for a micromachined burner, such as a micromachined silicon burner.
버너의 화염속에서 전구체를 반응시켜 수트(soot)를 생성한 다음 그 수트를 수용체 표면상에 적층함으로써, 도가니, 관, 렌즈 및 광도파관과 같은 다양한 물체를 제조하는 방법이 알려져 있다. 이 방법은, 평면 도파관 및 도파관 섬유를 포함하여, 도프 및 비도프된 실리카 수트로 광도파관 모재(preforms)를 제조하는데 특히 유용하다.BACKGROUND OF THE INVENTION There are known methods for producing various objects such as crucibles, tubes, lenses and optical waveguides by reacting precursors in the flames of the burners to produce soot and then stacking the soot on the receptor surface. This method is particularly useful for producing optical waveguide preforms with doped and undoped silica soot, including planar waveguides and waveguide fibers.
일반적으로, 도파관 제조방법은 메탄과 산소의 혼합물과 같은 연소성 가스에 의해 생성된 버너 화염속에서 실리콘을 함유한 전구체를 반응시키는 단계와, 그 실리카 수트를 적절하게 성형된 수용체 표면에 적층시키는 단계를 포함한다. 이 방법에서, 통상적으로, 실리콘을 함유한 물질은 버너로부터 멀리 이격된 위치에서 기화된다. 기화된 원료물질은 담체기체에 의해 버너로 운반된다. 여기에서, 이들은 휘발되고 가수분해되어 수트 입자를 생성하게 된다. 그 다음, 상기 수트 입자는 수용체 표면에 수집된다. 상기 수용체 표면은 평면 도파관 제조의 경우에서는 평평한기판일 수 있고, 도파관 섬유 제조를 위한 축 증착(VAD)의 경우에서는 회전하는 시동 로드(유인관(bait tube))일 수 있으며, 또는, 도파관 섬유 제조를 위한 외부 증착(OVD)의 경우에서는 회전하는 멘드릴일 수 있다.In general, waveguide fabrication involves reacting a silicon-containing precursor in a burner flame produced by a combustible gas such as a mixture of methane and oxygen, and laminating the silica soot onto a suitably shaped receptor surface. Include. In this method, typically, the silicon-containing material is vaporized at a location remote from the burner. The vaporized raw material is conveyed to the burner by the carrier gas. Here, they are volatilized and hydrolyzed to produce soot particles. The soot particles are then collected on the receptor surface. The receptor surface may be a flat substrate in the case of planar waveguide fabrication, a rotating rod (bait tube) in the case of axial deposition (VAD) for waveguide fiber fabrication, or a waveguide fiber fabrication In the case of external deposition (OVD) may be a rotating mandrel.
첨부된 도면은 본 명세서의 일부를 구성하고, 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 것으로, 전술한 개략적인 설명 및 하기된 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.The accompanying drawings constitute a part of this specification and illustrate preferred embodiments of the invention, which together with the foregoing general description and the following detailed description serve to explain the principles of the invention.
도 1은 본 발명에 따른 미세 기계가공된 버너 웨이퍼와 함께 사용하기 위한 버너 메너폴드 장치의 분해 사시도이고,1 is an exploded perspective view of a burner manifold device for use with a micromachined burner wafer in accordance with the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 미세 기계가공된 버너 웨이퍼와 버너 메니폴드 장치의 부분 측단면도이며,2 is a partial side cross-sectional view of a micromachined burner wafer and burner manifold device according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 버너 메니폴드 장치와 그에 장착된 버너를 도시한 평면도이고,3 is a plan view illustrating a burner manifold device and a burner mounted thereto according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 버너 메니폴드 장치의 버너 메니폴드를 도시한 평면도이며,Figure 4 is a plan view showing the burner manifold of the burner manifold device according to the present invention,
도 5는 도 4의 B-B선을 따라 취한 버너 메니폴드의 측단면도이고,5 is a side cross-sectional view of the burner manifold taken along line B-B of FIG. 4,
도 6은 본 발명에 따른 버너 메니폴드 장치의 압력 플레이트의 평면도이며,6 is a plan view of a pressure plate of the burner manifold device according to the invention,
도 7은 본 발명에 따른 버너 메니폴드 장치의 제 2 실시예의 분해 사시도이고,7 is an exploded perspective view of a second embodiment of a burner manifold device according to the invention,
도 8은 유체 배관과 함께 도 7에 도시된 버너 메니폴드 장치에서 장치의 일부를 도시한 측단면도이며,FIG. 8 is a side cross-sectional view of a portion of the device in the burner manifold device shown in FIG. 7 with fluid piping; FIG.
도 9는 도 7에 도시된 버너 메니폴드 장치의 평면도이고,9 is a plan view of the burner manifold device shown in FIG. 7,
도 10은 본 발명에 따른 버너 메니폴드의 제 3 실시에의 측면도이며,10 is a side view of a third embodiment of a burner manifold according to the present invention;
도 11은 도 10에 도시된 버너 메니폴드의 저면도이고,FIG. 11 is a bottom view of the burner manifold shown in FIG. 10,
도 12a 및 도 12b는 도 10에 도시된 제 3 실시예에 대한 선택적 구조를 나타낸 평면도이며,12A and 12B are plan views showing optional structures of the third embodiment shown in FIG. 10, and
도 13은 본 발명에 따른 버너 메니폴드 장치의 제 4 실시예의 분해 사시도이다.13 is an exploded perspective view of a fourth embodiment of a burner manifold device according to the present invention.
미세 기계가공된 버너의 출현에 따라, 유체(증기 또는 액체)를 상기 버너에 균등하고 균일하게 분배하는 버너 메니폴드 장치를 갖는 것이 바람직하다.With the appearance of fine machined burners, it is desirable to have a burner manifold device that distributes fluid (vapor or liquid) evenly and uniformly to the burner.
본 발명에 따른 버너 메니폴드 장치는 유체 입구, 유체 출구 및 다수개의 유체 통로를 포함한다. 상기 유체 통로는 유체 입구와 유체 출구 사이로 연장되어 화학 증착공정의 연소부에 반응물을 전달하게 된다. 상기 유체 통로는 유체 입구로부터 유체 출구까지 서로를 향해 수렴함으로써, 상기 유체 통로의 입구는 당해 유체 통로의 출구보다 더 이격된다. 이러한 구조는 대형인 전달 시스템으로부터 소형인 버너까지 반응물 전구체 유체의 전달을 용이하게 한다. 바람직하게, 상기 유체 통로는 그 입구보다 그 출구에서 더 작은 단면적을 갖는다.The burner manifold device according to the invention comprises a fluid inlet, a fluid outlet and a plurality of fluid passages. The fluid passageway extends between the fluid inlet and the fluid outlet to deliver reactants to the combustion section of the chemical vapor deposition process. The fluid passages converge toward each other from the fluid inlet to the fluid outlet such that the inlet of the fluid passage is further spaced than the outlet of the fluid passage. This structure facilitates delivery of the reactant precursor fluid from the large delivery system to the small burner. Preferably, the fluid passageway has a smaller cross-sectional area at its outlet than its inlet.
일반적으로, 상기 유체 통로는 상호 격리됨으로써, 일부 유체 통로는 반응물 전구체 물질을 운반하고 다른 유체 통로는 연소물질을 운반하게 된다. 바람직하게, 상기 유체 출구의 유체 통로는 버너의 형태와 일치하도록 성형된다. 바람직한 실시예에서, 상기 유체 출구는 일련의 인-라인 라운드 홀로서 성형 또는 형성된 슬롯이다.In general, the fluid passages are isolated from each other such that some fluid passageways carry reactant precursor material and other fluid passageways carry combustion material. Preferably, the fluid passageway of the fluid outlet is shaped to match the shape of the burner. In a preferred embodiment, the fluid outlet is a slot shaped or formed as a series of in-line round holes.
상기 버너 메니폴드 장치는 유체가 균등하게 분배된 좁은 세장 스트림 형태로 당해 장치를 통과하도록 적어도 하나의 압력유도 제한기구를 더 포함한다. 상기 압력유도 제한기구는 유체 입구와 유체 출구 사이에 위치된다. 바람직하게, 상기 압력유도 제한기구는 대체로 선형인 비말(droplets) 스트림으로 유체를 방출시키는 일련의 슬롯 또는 선형으로 어레이된 통공을 가진 플레이트를 포함한다.The burner manifold device further comprises at least one pressure induction limiting mechanism to allow fluid to pass through the device in the form of a narrow elongated stream with an even distribution. The pressure induction limiting mechanism is located between the fluid inlet and the fluid outlet. Preferably, the pressure inducement restrictor comprises a plate having a series of slots or linearly arranged apertures that discharge the fluid into a generally linear droplets stream.
본 발명의 일실시예는 상부, 하부, 전면 벽체, 후방 벽체 및 2개의 측벽을가진 메니폴드 베이스를 포함한다. 상기 메니폴드 베이스는 상기 측벽 사이로 연장된 수평 통로, 당해 메니폴드 베이스내의 소정 위치로부터 메니폴드 베이스의 상부까지 연장된 수직 통로, 및 유체 입구 포트를 한정한다. 각각의 유체 입구 포트는 메니폴드 베이스의 후방 벽체 또는 전방 벽체에 위치되며, 각각 상기 수직 및 수평 통로중 적어도 하나와 유체소통한다. 바람직하게, 상기 수평 통로는 메니폴드 베이스의 상부 및 하부에 대해 평행하며, 바람직하게, 상기 수직 통로는 메니폴드 베이스의 측벽에 대해 평행하다.One embodiment of the present invention includes a manifold base having a top, a bottom, a front wall, a back wall and two side walls. The manifold base defines a horizontal passage extending between the sidewalls, a vertical passage extending from a predetermined position within the manifold base to the top of the manifold base, and a fluid inlet port. Each fluid inlet port is located in the rear wall or front wall of the manifold base and is in fluid communication with at least one of the vertical and horizontal passages, respectively. Preferably, the horizontal passage is parallel to the top and bottom of the manifold base, preferably the vertical passage is parallel to the sidewall of the manifold base.
또한, 제 1 실시예의 버너 메니폴드 장치는 메니폴드 베이스의 상부에 장착된 플레이트를 포함한다. 상기 플레이트는 그를 통과하는 다수개의 통공을 한정한다. 적어도 하나의 통공이 메니폴드 베이스의 각 수직 통로의 출구 위의 소정 위치에 배치됨으로써, 상기 수직 통로로부터 플레이트를 통해 유체가 통과할 수 있도록 한다.The burner manifold device of the first embodiment also includes a plate mounted on top of the manifold base. The plate defines a plurality of apertures through it. At least one aperture is disposed at a predetermined position above the exit of each vertical passageway of the manifold base, thereby allowing fluid to pass through the plate from the vertical passageway.
상기 메니폴드 베이스의 수직 통로는 메니폴드 베이스의 상부를 양분하는 제 1 축을 중심으로 대칭이다. 바람직하게, 상기 수직 통로는 중앙 수직 통로와 수직 통로 쌍을 포함하며, 2개의 수직 통로에 의해 한정된 각각의 쌍은 제 1 축으로부터 등거리로 이격배치된다. 각각의 쌍은 특정한 수평 통로와 교차함으로써, 상기 제 1 축을 중심으로 대칭적으로 유체를 분배하는 통로 어레이를 메니폴드 내부에 형성하게 된다.The vertical passage of the manifold base is symmetric about a first axis that bisects the top of the manifold base. Preferably, the vertical passageway comprises a central vertical passageway and a pair of vertical passageways, each pair defined by two vertical passageways being equidistantly spaced from the first axis. Each pair intersects a particular horizontal passageway, thereby forming an array of passageways within the manifold that distributes the fluid symmetrically about the first axis.
제 1 실시예의 장치는 상기 플레이트의 상부에 장착된 메니폴드 버너 마운트를 더 포함한다. 상기 메니폴드 버너 마운트는 당해 메니폴드 버너 마운트의 하부로부터 메니폴드 버너 마운트의 상부까지 연장된 유체 통로를 한정한다. 이 유체 통로는 이웃한 유체 통로 사이의 거리가 상기 메니폴드 머너 마운트의 출구보다 입구에서 더 크도록 수렴하게 배치된다.The apparatus of the first embodiment further comprises a manifold burner mount mounted on top of the plate. The manifold burner mount defines a fluid passageway extending from the bottom of the manifold burner mount to the top of the manifold burner mount. The fluid passages are arranged converging so that the distance between neighboring fluid passages is greater at the inlet than the outlet of the manifold manor mount.
상기 버너 메니폴드 장치는 메니폴드 베이스와 플레이트 사이에 위치된 제 1 가스켓을 더 포함한다. 상기 제 1 가스켓은 메니폴드 베이스 상부의 그루브와 일치하는 슬롯을 그 내부에 갖는다. 바람직하게, 상기 플레이트와 메니폴드 버너 마운트 사이에는 제 2 가스켓이 위치된다. 제 2 가스켓은 제 1 가스켓의 슬롯과 일치하는 슬롯을 갖는다. 소정의 버너 가스켓이 메니폴드 버너 마운트상에 위치될 수 있다. 상기 버너 가스켓은 메니폴드 버너 마운트의 유체 통로의 출구와 일치하는 슬롯을 갖는다.The burner manifold device further comprises a first gasket positioned between the manifold base and the plate. The first gasket has a slot therein that coincides with a groove above the manifold base. Preferably, a second gasket is located between the plate and the manifold burner mount. The second gasket has a slot that matches the slot of the first gasket. Any burner gasket may be located on the manifold burner mount. The burner gasket has a slot coinciding with the outlet of the fluid passage of the manifold burner mount.
상기 버너를 메니폴드 버너 마운트에 탈착가능하게 고정시키기 위해, 메니폴드 버너 마운트의 상부에 클램프와 같은 고정 엘리먼트가 장착될 수 있다. 상기 클램프는 각각 외측 가장자리와 내측 가장자리를 가지며, 내측 가장자리는 버너와 결합되는 쇼울더를 갖는다. 또한, 각각의 클램프의 내측 가장자리는 메니폴드 버너 마운트의 상부로부터 가늘어지는 테이퍼형 표면을 갖는다.In order to detachably secure the burner to the manifold burner mount, a fixing element such as a clamp may be mounted on top of the manifold burner mount. The clamps each have an outer edge and an inner edge, and the inner edge has a shoulder that is engaged with the burner. In addition, the inner edge of each clamp has a tapered surface tapering from the top of the manifold burner mount.
당해 버너 메니폴드 장치의 제 2 실시예는 베이스 엘리먼트의 상부에 적층구조로 위치된 다수개의 메니폴드 엘리먼트를 포함한다. 상기 메니폴드 엘리먼트는 그 내부의 유체 통로를 통해 서로 유체소통한다. 각각의 메니폴드 엘리먼트는 서로 다른 갯수의 유체 통로를 가지며, 바람직하게는 적층구조에서 더 높이 위치된 연속적인 엘리먼트에서 각각 2개씩 증가한다. 이 유체 통로들은 메니폴드 장치의 출구에서 서로를 향해 수렴한다. 각각의 메니폴드 엘리먼트는, 최하부의 메니폴드 엘리먼트를 제외하고, 적어도 하나의 유체 입구 포트, 바람직하게는 2개의 유체 입구 포트를 갖는다.A second embodiment of the burner manifold device comprises a plurality of manifold elements located in a stack on top of the base element. The manifold elements are in fluid communication with one another through fluid passages therein. Each manifold element has a different number of fluid passageways, preferably increasing by two each in successive elements located higher in the stack. These fluid passages converge towards each other at the exit of the manifold device. Each manifold element has at least one fluid inlet port, preferably two fluid inlet ports, except for the lowest manifold element.
바람직하게, 상기 유체 통로는 선형이며, 메니폴드 엘리먼트를 통해 수직으로 연장된다. 각각의 메니폴드 엘리먼트의 최외측 유체 통로는 유체 입구 포트와 소통하며, 내측 유체 통로는 상기 최외측 유체 통로로부터 격리됨으로써, 서로 다른 메니폴드 엘리먼트로 유도된 유체를 격리시키게 된다. 이웃한 메니폴드 엘리먼트의 유체 통로는 수직으로 정렬된다. 상기 제 1 실시예의 버너 마운트의 유체 통로와 유사하게, 제 2 실시예의 유체 통로는 중앙 유체 통로를 중심으로 대칭이다.Preferably, the fluid passage is linear and extends vertically through the manifold element. The outermost fluid passage of each manifold element is in communication with the fluid inlet port, and the inner fluid passage is isolated from the outermost fluid passage, thereby isolating the fluid directed to the different manifold elements. The fluid passageways of neighboring manifold elements are aligned vertically. Similar to the fluid passage of the burner mount of the first embodiment, the fluid passage of the second embodiment is symmetric about the central fluid passage.
이웃한 매니폴드 엘리먼트 사이에는 가스켓이 배치된다. 상기 가스켓은 유체가 통과할 수 있도록 하는 슬롯을 갖는다. 바람직하게, 상기 가스켓은 탄성중합체 물질로 제조된다.Gaskets are disposed between neighboring manifold elements. The gasket has a slot through which fluid can pass. Preferably, the gasket is made of elastomeric material.
본 발명의 제 3 실시예에서, 버너 메니폴드는 제 1 및 제 2 단부를 가진 테이퍼부를 포함하되, 상기 제 1 단부는 제 2 단부보다 더 큰 표면적을 갖는다. 상기 메니폴드의 제 1 단부에는 유체 입구가 위치되며, 제 2 단부에는 유체 출구가 위치된다. 바람직하게, 상기 테이퍼부는 원뿔대 형상을 갖는다.In a third embodiment of the invention, the burner manifold comprises a tapered portion having first and second ends, wherein the first end has a larger surface area than the second end. A fluid inlet is located at the first end of the manifold and a fluid outlet is located at the second end. Preferably, the tapered portion has a truncated cone shape.
또한, 상기 버너 메니폴드는 테이퍼부와 동일하게 연장된 상부를 포함한다. 상기 상부는 테이퍼부의 제 2 단부와 인접한 제 1 단부와, 버너를 유지하기 위한 제 2 단부를 갖는다.The burner manifold also includes an upper portion that extends in the same manner as the tapered portion. The upper portion has a first end adjacent to the second end of the tapered portion and a second end for holding the burner.
제 3 실시예의 테이퍼부와 상부는 테이퍼부의 제 1 단부로부터 상부의 제 2단부까지 유체를 운반하기 위한 다수개의 유체 통로를 한정한다. 바람직한 실시예에서, 상기 유체 통로는 서로에 대해 대체로 평행하며, 테이퍼부의 제 1 단부의 유체 입구로부터 상부의 제 2 단부의 유체 출구까지 서로를 향해 수렴한다. 상기 유체 통로중에서 선택된 소정 통로는 어느 통로가 소거에 의해 유체 유동을 제공할 것인가를 선택하도록 페쇄되거나 플러그된다.The tapered portion and top of the third embodiment define a plurality of fluid passages for carrying fluid from the first end of the tapered portion to the second end of the upper portion. In a preferred embodiment, the fluid passages are generally parallel to each other and converge towards each other from the fluid inlet of the first end of the tapered portion to the fluid outlet of the second upper end. The predetermined passage selected from among the fluid passages is plugged or plugged to select which passage will provide fluid flow by erasing.
제 3 실시예에서, 상기 버너 메니폴드는 압출공정으로 성형된다. 상기 버너 메니폴드는 제 1 단부로부터 제 2 단부로 가늘어지며, 선택적으로, 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 위치된 테이퍼부를 갖는다. 이는 예를 들어 평행한 채널의 모재(하니콤 기판)를 깔대기형 채널의 깔대기로 소성 변형시킴으로써 이루어질 수 있다. 적당한 2가지 변형공정은 고온 인발과 수축 압출이다. "고온 인발"은 점도있게 소결된 모재에 대해 실시되는 점성 성형 공정으로서, "재인발 모세관 형상 용기"란 명칭으로 예비출원된 제 60/091,107호에 개시되어 있다. "수축 압출"은 비소결된 미립자로 이루어진 모재에 대해 실시되는 소성 성형 공정으로서, "셀형 하니콤 구조의 제조"란 명칭으로 출원된 코닝사의 예비특허 제 P13569호에 개시되어 있다. 금속, 플라스틱, 세라믹 및/또는 유리 등의 미립자가 혼합되어 압출됨으로써 상기 모재를 형성하게 된다. 상기 메니폴드의 상부는 원통형, 직사각형 또는 버너를 유지하기에 적당한 임의의 다른 형상일 수 있다.In a third embodiment, the burner manifold is molded by an extrusion process. The burner manifold is tapered from the first end to the second end and optionally has a tapered portion located between the first end and the second end. This can be done, for example, by plastic deformation of the base material (honeycomb substrate) of the parallel channel into the funnel of the funneled channel. Two suitable deformation processes are hot drawing and shrink extrusion. "High temperature drawing" is a viscous molding process performed on a viscously sintered base material, which is disclosed in a previously filed application 60 / 091,107 entitled "Redrawing Capillary Container." "Shrinkage extrusion" is a plastic molding process performed on a base material composed of non-sintered fine particles, which is disclosed in Corning's preliminary patent P13569 filed under the name "Manufacture of Cellular Honeycomb Structure". Fine particles such as metal, plastic, ceramic and / or glass are mixed and extruded to form the base material. The top of the manifold may be cylindrical, rectangular or any other shape suitable for holding a burner.
본 발명의 제 4 실시예는 다수개의 버너 마운트, 다수개의 플레이트 및 단일 메니폴드 베이스를 포함할 수 있다. 상기 메니폴드는 버너 마운트와 플레이트의 두께보다 큰 두께를 전방 벽체와 후방 벽체 사이에 가질 수 있으며, 이에 따라 다수개의 버너 마운트/플레이트 조합이 상기 메니폴드에 장착될 수 있다.A fourth embodiment of the present invention may comprise a plurality of burner mounts, a plurality of plates and a single manifold base. The manifold may have a thickness between the front wall and the rear wall that is greater than the thickness of the burner mount and plate, such that a plurality of burner mount / plate combinations may be mounted to the manifold.
본 발명의 버너 메니폴드 장치는 종래의 버너 메니폴드에 비해 많은 잇점을 갖는다. 예를 들어, 상기 버너 메니폴드 장치는 종래의 대형 메니폴드와 소형인 미세 기계가공된 실리콘 웨이퍼 버너 사이의 간격을 메운다.The burner manifold apparatus of the present invention has many advantages over conventional burner manifolds. For example, the burner manifold device fills the gap between a conventional large manifold and a small, fine machined silicon wafer burner.
다른 잇점은 상기 버너 메니폴드 장치가 선형 화염 어레이를 가진 버너와 함께 사용할 수 있다는 것으로서, 상기 어레이는 메니폴드를 통해 당해 버너의 선형 화염 어래이의 일측에 유체를 균등하게 분배하게 된다.Another advantage is that the burner manifold device can be used with a burner having a linear flame array, which distributes the fluid evenly to one side of the linear flame array of the burner through the manifold.
또 다른 잇점은 상기 버너 메니폴드 장치가 미세 기계가공된 버너 웨이퍼를 적소에 견고하고 정확하게 장착할 수 있다는 것이다.Another advantage is that the burner manifold device can mount the micromachined burner wafer firmly and accurately in place.
또 다른 잇점은 상기 버너 메니폴드 장치가 다른 조립체 인근에 배치될 수 있어서, 매우 근접한 버너 화염을 발생시키는 근접 버너 어레이를 형성한다는 것이다.Another advantage is that the burner manifold device can be placed near other assemblies, forming a proximity burner array that generates very close burner flames.
또 다른 잇점은 상기 버너 메니폴드 장치가 압출 공정 또는, 선택적으로, 고온 인발공정에 의해 제조될 수 있다는 것이다.Another advantage is that the burner manifold device can be manufactured by an extrusion process or, optionally, by a hot drawing process.
상기 버너 메니폴드 장치의 또 다른 잇점은 상기 버너가 클램프 또는 기타 다른 기계적 부착수단없이 양극접합에 의해 버너 마운트에 장착될 수 있다는 것이다.Another advantage of the burner manifold device is that the burner can be mounted to the burner mount by anodic bonding without clamps or other mechanical attachment means.
또한, 본 발명의 메니폴드는 실리카 수트를 적층하기 위한 분야, 특히 광도파관 제조공정에서 고순도 수트를 제조하기 위한 분야에서 소형인 미세 기계가공된 버너의 사용을 가능하게 하고 용이하게 한다.In addition, the manifolds of the present invention enable and facilitate the use of small, fine machined burners in the field of laminating silica soot, particularly in the manufacture of high purity soot in optical waveguide manufacturing processes.
본 발명의 추가적 잇점이 하기된 상세한 설명에 개시되어 있으며, 본 명세서로부터, 또는 본 발명을 실시함으로써 명료하게 알 수 있을 것이다. 본 발명의 잇점은 첨부된 청구범위에 특정된 수단 및 그 조합에 의해 구체화되고 실현될 수 있다.Additional advantages of the invention are set forth in the detailed description which follows, and will be apparent from the description, or by practice of the invention. The advantages of the invention may be embodied and realized by the means and combinations thereof specified in the appended claims.
하우토프 등의 예비출원 제 60/068,255호에 개시된 바와 같이 미세 기계가공된 버너는 당해 버너에 유체의 유동을 집배하기 위한 신규한 첨단 버너 메니폴드 장치에 대한 수요를 자극한다. 통상적으로, 이와 같이 미세 기계가공된 버너는 웨이퍼로서 구성되며, 소형으로 제조된다. 예를 들어, 도파관 섬유 모재를 위한 실리카 수트 제조용 버너는 길이가 약 1인치이고 폭이 약 1인치일 수 있다. 상기 버너의 길이와 폭은 반도체 웨이퍼 제조공정에 의해 한정되어 그보다 더 작거나 클 수 있다.Micromachined burners, as disclosed in HOWTOF, et al., Application 60 / 068,255, stimulate the demand for a novel state-of-the-art burner manifold device for collecting the flow of fluid to the burner. Typically, such micromachined burners are configured as wafers and are made compact. For example, a burner for making silica soot for waveguide fiber substrates may be about 1 inch long and about 1 inch wide. The length and width of the burners may be limited by the semiconductor wafer manufacturing process and may be smaller or larger.
이러한 웨이퍼 버너에는 통상적으로 150 미크론 이하, 일부 실시예에서는 10 미크론 이하의 폭 또는 직경을 가진 정밀한 채널 또는 오리피스가 형성된다. 바람직하게, 상기 채널과 오리피스는 버너를 통과하는 선형 어레이로 미세 기계가공된다. 이러한 미세 기계가공은 석판인쇄술, 마스킹, 에칭, 광화학 공정, 반응 이온 에칭(RIE), 초음파 가공, 수직벽 미세 기계가공 및 결정 에칭과 같이 집적회로의 제조에 사용되는 통상의 방법으로 이루어질 수 있다. 사용되는 기술은 버너 물질, 특히 결정구조 및 방향에 따라 좌우된다.Such wafer burners are typically formed with precise channels or orifices having a width or diameter of 150 microns or less, and in some embodiments 10 microns or less. Preferably, the channels and orifices are micromachined into a linear array passing through a burner. Such micromachining may be accomplished by conventional methods used in the manufacture of integrated circuits such as lithography, masking, etching, photochemical processes, reactive ion etching (RIE), ultrasonic processing, vertical wall micromachining and crystal etching. The technique used depends on the burner material, in particular the crystal structure and orientation.
미세 기계가공된 버너는 종래의 버너보다 훨씬 더 소형이며, 그 중앙을 중심으로 선형적으로 대칭이기 때문에, 종래의 메니폴드는 적합하지 않다. 신규한 "소형" 선형 어레이형 웨이퍼 버너에 적합한 버너 메니폴드에 대한 수요가 발생하였으며, 이는 상대적으로 대형인 종래의 "대형" 링 버너로부터의 뚜렷한 변화를 의미한다.Conventional manifolds are not suitable because micromachined burners are much smaller than conventional burners and are linearly symmetric about their center. There is a need for burner manifolds suitable for novel “small” linear array wafer burners, which represents a significant change from the relatively large conventional “large” ring burners.
본 발명의 버너 메니폴드 장치는 유체 입구, 유체 출구 및 상기 유체 입구와 유체 출구 사이로 연장된 다수개의 유체 통로를 포함한다. 상기 유체 통로는 유체 입구로부터 유체 출구까지 서로를 향해 수렴한다. 예를 들어, 단면이 직사각형인 유체 통로에서, 상기 유체 통로 단면의 종축은 통로의 출구 단부에서보다 통로의 입구 단부에서 더 멀리 이격됨으로써, 대형인 전달 시스템으로부터 바람직한 소형 버너까지 전구체 반응물의 전달을 용이하게 한다. 따라서, 더 넓게 이격된 입구는 관결합을 용이하게 하는 반면, 근접하게 이격된 출구는 소형 버너의 오리피스와 정렬될 수 있도록 한다. 이와 유사하게, 상기 유체 통로는 유체 입구에서보다 유체 출구에서 더 작은 단면적을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 버너 메니폴드 장치는 미세 기계가공된 버너와 함께 사용하기에 특히 적합하다.The burner manifold device of the present invention comprises a fluid inlet, a fluid outlet and a plurality of fluid passageways extending between the fluid inlet and the fluid outlet. The fluid passages converge towards each other from the fluid inlet to the fluid outlet. For example, in a fluid passage having a rectangular cross section, the longitudinal axis of the cross section of the fluid passage is spaced farther from the inlet end of the passage than at the outlet end of the passage, thereby facilitating delivery of the precursor reactant from the large delivery system to the desired small burner. Let's do it. Thus, the wider spaced inlet facilitates the fitting, while the closely spaced outlet allows for alignment with the orifice of the small burner. Similarly, the fluid passageway preferably has a smaller cross-sectional area at the fluid outlet than at the fluid inlet. Accordingly, the burner manifold device is particularly suitable for use with micromachined burners.
동일한 부품은 동일한 번호로 표시한 첨부 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 버너 메니폴드 장치(10)의 제 1 실시예를 도시한 것이다. 개략적으로, 상기 버너 메니폴드 장치(10)는 메니폴드 베이스(12), 압력 플레이트(14) 및 메니폴드 버너 마운트(16)를 포함한다. 도 1에 도시된 메니폴드 베이스(12)는 상부(18), 하부(20), 전방 벽체(22), 후방 벽체(23)(도 4 참조), 및 측벽(24)을 갖는다. 통로(26)(27)(도 2 및 도 5 참조)와 같은 수평 통로가 메니폴드 베이스(12)의 측벽(24) 사이로 연장된다. 또한, 상기 메니폴드 베이스(12)는 당해 메니폴드 베이스(12) 내부의 소정 위치로부터 메니폴드 베이스(12)의 상부(18)까지 연장된 수직 통로(30a 내지 30f)(도 4 및 도 5 참조)를 갖는다. 하기된 바와 같이, 중앙 수직 통로(30a)를 제외하고, 각각의 수직 통로(30b 내지 30f)는 교차하며, 특정 수평 통로로부터 상부로 연장된다.Referring to the accompanying drawings in which like parts are represented by like numbers, FIG. 1 shows a first embodiment of a burner manifold apparatus 10 according to the invention. In general, the burner manifold device 10 comprises a manifold base 12, a pressure plate 14 and a manifold burner mount 16. The manifold base 12 shown in FIG. 1 has a top 18, a bottom 20, a front wall 22, a back wall 23 (see FIG. 4), and a side wall 24. Horizontal passages, such as passages 26 and 27 (see FIGS. 2 and 5), extend between the side walls 24 of the manifold base 12. In addition, the manifold base 12 has vertical passages 30a to 30f (see FIGS. 4 and 5) extending from a predetermined position inside the manifold base 12 to the upper portion 18 of the manifold base 12. . As described below, except for the central vertical passageway 30a, each vertical passageway 30b to 30f intersects and extends upwards from a particular horizontal passageway.
상기 수평 및 수직 통로는 당해 수평 및 수직 통로가 서로에 대해 수직하지 않도록 구성될 수 있다. 또한, 도시된 수평 및 수직 통로는 바람직하게 선형이지만, 이들은 곡선형 및 파형으로 구성될 수도 있다.The horizontal and vertical passages may be configured such that the horizontal and vertical passages are not perpendicular to each other. In addition, although the horizontal and vertical passages shown are preferably linear, they may be composed of curved and wavy shapes.
상기 메니폴드 베이스(12)는 전방 벽체(32a) 또는 후방 벽체(32b)에 위치된 유체 입구 포트(32a)(32b)를 더 갖는다. 상기 유체 입구 포트는 증기 및/또는 액체를 메니폴드에 유도하는 유체관용 포트 기능을 한다. 각각의 유체 입구 포트는 수평 및 수직 통로중 적어도 하나와 유체 소통한다. 상기 수평 통로, 수직 통로 및 유체 입구 포트는 서로 교차함으로써, 메니폴드 내부에서 유체의 대칭적 분배를 용이하게 한다.The manifold base 12 further has fluid inlet ports 32a and 32b located on the front wall 32a or the rear wall 32b. The fluid inlet port functions as a port for a fluid conduit that introduces vapor and / or liquid into the manifold. Each fluid inlet port is in fluid communication with at least one of the horizontal and vertical passageways. The horizontal passage, the vertical passage and the fluid inlet port intersect each other, thereby facilitating symmetrical distribution of the fluid inside the manifold.
도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 수직 통로(30a 내지 30f)는 메니폴드베이스(12)의 상부(18)를 양분하는 제 1 축(A-A)을 중심으로 대칭이다. 상기 수직 통로는 중앙 수직 통로(30a)와 수직 통로 쌍(30b 내지 30f)을 포함한다. 각각의 쌍(30b 내지 30f)은 제 1 축(A-A)을 중심으로 유체를 대칭으로 분배하기 위해 상기 제 1 축(A-A)으로부터 등거리로 이격배치된 2개의 수직 통로에 의해 한정된다. 각각의 쌍(30b 내지 30f)은 특정한 수평 통로와 교차함으로써, 메니폴드 베이스(12) 내부에 유체 통로 어레이를 형성하게 된다. 다른 실시예에서, 상기 통로 쌍(30b 내지 30f)은 제 1 축(A-A)으로부터 이격된 중앙 통로(30a)를 중심으로 대칭이 될 수 있다.2, 4 and 5, the vertical passages 30a to 30f are symmetric about a first axis A-A which bisects the upper portion 18 of the manifold base 12. As shown in FIG. The vertical passageway comprises a central vertical passageway 30a and a pair of vertical passageways 30b to 30f. Each pair 30b-30f is defined by two vertical passages spaced equidistantly from the first axis A-A to distribute the fluid symmetrically about the first axis A-A. Each pair 30b-30f intersects a specific horizontal passageway, thereby forming an array of fluid passageways within the manifold base 12. In another embodiment, the pair of passages 30b to 30f may be symmetric about a central passage 30a spaced from the first axis A-A.
상기 수직 통로(30b 내지 30f)는 메니폴드 내부의 서로 다른 단면에 위치되어지되, 상기 단면은 선(B-B)에 대해 평행하게 한정되어 매니폴드의 상부에서 하부까지 연장된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 수직 통로(30a)(30b)는 동일 평면상에 위치된다. 상기 수직 통로(30a)와 쌍(30b)은 선(B-B)상에 위치되며; 쌍(30c 및 30d)은 선(B-B)으로부터 오프셋되어 메니폴드 베이스(12)의 전방 벽체(22)에 근접하게 되고; 쌍(30e 및 30f)은 선(B-B)으로부터 오프셋되어 메니폴드 베이스(12)의 후방 벽체(23)에 근접하게 된다. 상기 수직 통로(30b 내지 30f)(및 그와 연관된 수평 통로)는 유체적으로 상호 독립적이며, 그 결과, 예를 들어, 제 1 유체가 수직 통로(30b)를 통해 이송될 수 있고 제 2 유체가 수직 통로(30c)를 통해 이송될 수 있다. 상기 제 1 축(A-A)을 중심으로 한 대칭이 유지되는 한, 메니폴드 베이스(12) 내부의 다양한 평면에서 수직 통로의 정확한 위치가 변경될 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.The vertical passages 30b to 30f are located at different cross sections inside the manifold, the cross sections being defined parallel to the line B-B and extending from the top to the bottom of the manifold. As shown in FIG. 4, the vertical passages 30a and 30b are located on the same plane. The vertical passageway 30a and the pair 30b are located on a line B-B; The pairs 30c and 30d are offset from the line B-B and approach the front wall 22 of the manifold base 12; The pairs 30e and 30f are offset from the line B-B to approach the rear wall 23 of the manifold base 12. The vertical passages 30b to 30f (and their associated horizontal passages) are fluidly independent of one another, such that, for example, a first fluid may be transferred through the vertical passage 30b and a second fluid may be It can be conveyed through the vertical passageway 30c. It will be appreciated by those skilled in the art that the exact position of the vertical passageway in various planes inside the manifold base 12 can be altered as long as symmetry about the first axis A-A is maintained.
통로(26)(27)와 같은 수평 통로에 대해 설명하면, 이들은 메니폴드 베이스(12) 내부의 서로 다른 높이에 위치하고, 상기 메니폴드 베이스(12)를 측벽(24) 사이에 걸친다. 수평 통로의 높이 위치는 도 2에 도시된 유체 입구 포트(32a)(32b)의 위치에 의해 표시된다. 예를 들어, 도 2는 최하부 입구 포트(32b)로 표시된 높이에 위치된 수평 통로(26)와, 더 높은 다른 입구 포트(32b)로 표시된 높이에 위치된 수평 통로(27)를 나타낸다. 각각의 수평 통로는 단일 유체 입구 포트(32a)(32b)에 의해 급송된다. 중앙 수직 통로(30a)와 교차하는 유체 입구 포트(이 유체 입구 포트는 도 2에서 최상부 입구 포트(32a)로 도시되어 있음)를 제외하고, 각각의 유체 입구 포트(32a)(32b)는 특정한 수평 통로와 교차한다. 이러한 구성에 의해, 단일 유체 급송관이 상기 중앙 수직 통로(30a)로부터 등거리에 위치된 2개의 수직 통로 사이의 균등한 배분을 위해 메니폴드 내부에서 유체를 내부적으로 분할하게 된다.With reference to horizontal passages, such as passages 26 and 27, they are located at different heights inside the manifold base 12 and span the manifold base 12 between the side walls 24. The height position of the horizontal passage is indicated by the position of the fluid inlet ports 32a and 32b shown in FIG. For example, FIG. 2 shows a horizontal passage 26 located at the height indicated by the lowest inlet port 32b and a horizontal passage 27 located at the height indicated by the other higher inlet port 32b. Each horizontal passage is fed by a single fluid inlet port 32a, 32b. Each fluid inlet port 32a, 32b is a specific horizontal, except for a fluid inlet port that intersects the central vertical passageway 30a (this fluid inlet port is shown as the top inlet port 32a in FIG. 2). Cross the passage. This configuration allows a single fluid feed tube to split the fluid internally within the manifold for even distribution between two vertical passageways located equidistant from the central vertical passageway 30a.
도 2에서는 2개의 대표적인 수평 통로만을 도시하였으나, 메니폴드 베이스(12)의 바람직한 실시예에는 5개의 더 낮은 입구 포트(32a)(32b)로 표시된 높이에 위치된 5개의 수평 통로가 존재한다. 수평 통로가 메니폴드 베이스(12) 내부의 서로 다른 전후평면에 놓인 것을 강조하기 위해, 수평 통로(26)(27)를 서로 다른 형태의 쇄선으로 도시하였다. 예를 들어, 수평 통로(26)는 도 4의 선(B-B)에 의해 한정된 중앙 평면에 놓인다. 본 실시예에서 수직 통로(30f)와 유체 소통하는 수평 통로(27)는 메니폴드 베이스(12)의 후방 벽체(23)에 근접한 평면에 놓인다.Although only two representative horizontal passages are shown in FIG. 2, in the preferred embodiment of the manifold base 12 there are five horizontal passages located at the heights indicated by the five lower inlet ports 32a and 32b. In order to emphasize that the horizontal passages lie on different front and rear planes inside the manifold base 12, the horizontal passages 26 and 27 are shown by different types of chain lines. For example, the horizontal passage 26 lies in the central plane defined by line B-B in FIG. 4. In this embodiment the horizontal passage 27 in fluid communication with the vertical passage 30f lies in a plane proximate to the rear wall 23 of the manifold base 12.
또한, 상기 수직 통로(30b 내지 30f)는 균일한 길이가 아니다. 그 보다, 수직 통로(30b 내지 30f)의 길이는 당해 수직 통로(30b 내지 30f)와 교차하는 수평 통로에 따라 변한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 수평 통로(27)와 교차하는 수직 통로(30f)는 수평 통로(26)와 교차하는 수직 통로(30b)보다 더 짧을 것이다.In addition, the vertical passages 30b to 30f are not uniform in length. Rather, the lengths of the vertical passages 30b to 30f vary depending on the horizontal passages intersecting with the vertical passages 30b to 30f. For example, as shown in FIG. 2, the vertical passageway 30f that crosses the horizontal passageway 27 will be shorter than the vertical passageway 30b that crosses the horizontal passageway 26.
전술한 바와 약간 다르게, 상기 메니폴드 내의 통로와 포트는 방향은 x-y-z 좌표 시스템(도 2 제외)으로 표현될 수 있다. 상기 수직 통로(30b 내지 30f)는 y방향으로 연장되어, x축과 z축을 따라 서로에 대해 변환된다. 상기 수평 통로, 예를 들어, 도 2의 통로(26)(27)는 x방향으로 연장되어, y축과 z축을 따라 서로에 대해 변환된다. 마지막으로, 상기 유체 입구 포트(32a)(32b)는 z방향으로 연장되어, x축과 y축을 따라 서로에 대해 변환된다.Slightly different from the foregoing, the passages and ports in the manifold may be represented in an x-y-z coordinate system (except for FIG. 2). The vertical passages 30b to 30f extend in the y direction and are translated with respect to each other along the x and z axes. The horizontal passages, for example passages 26 and 27 of FIG. 2, extend in the x direction and are translated relative to each other along the y and z axes. Finally, the fluid inlet ports 32a and 32b extend in the z direction and are translated relative to each other along the x and y axes.
유체가 메니폴드 외부로 유동하는 것을 방지하기 위해, 상기 수평 통로의 일단에는 도 5에 도시된 바와 같은 플러그(33)가 끼워진다.To prevent fluid from flowing out of the manifold, one end of the horizontal passage is fitted with a plug 33 as shown in FIG.
따라서, 본 발명은 제 1 축(A-A)의 양측부에 입구 포트를 통해 유도된 다양한 유체의 균등한 분배를 보장하는 복잡하고 효과적인 유체 통로 어레이를 메니폴드 베이스에 제공한다.The present invention therefore provides a complex and effective array of fluid passageways in the manifold base that ensures even distribution of the various fluids induced through the inlet ports on both sides of the first axis A-A.
상기 메니폴드 베이스(12)의 상부(18)는 수직 통로(30a 내지 30f)의 출구 위에 배치된 그루브(34)를 포함한다. 상기 그루브(34)는 세장형이며, 메니폴드 베이스(12)의 측벽(24)에 대해 평행한 방향으로 연장된다. 상기 그루브(34)는 유체 통로 입구의 이격된 위치를 의미하며, 여기에서 상기 수직 통로(30a 내지 30f)는 유체 입구이다.The upper portion 18 of the manifold base 12 includes a groove 34 disposed above the outlet of the vertical passages 30a to 30f. The groove 34 is elongate and extends in a direction parallel to the side wall 24 of the manifold base 12. The groove 34 means a spaced position of the fluid passage inlet, where the vertical passages 30a to 30f are fluid inlets.
도 6의 평면도에 도시되어 있는 압력 플레이트(14)가 메니폴드 베이스(12)상에 안착된다. 상기 압력 플레이트(14)는 도 1에 도시된 바와 같이 제 1 가스켓(36)에 의해 메니폴드 베이스(12)로부터 분리된다. 유체가 메니폴드 베이스(12)로부터 압력 플레이트(14)까지 통과할 수 있도록, 상기 제 1 가스켓(36)은 메니폴드 베이스(12)의 상부(18)의 그루브(34)와 일치하는 슬롯(40)을 포함한다. 상기 압력 플레이트(14)는 그루브(34)와 일치하는 통공(38) 어레이를 포함한다. 상기 통공(38)은 수직 통로(30a 내지 30f)의 출구보다 크기가 더 작다. 상기 통공(38)은 제 1 축(A-A)의 일측 통공을 통과하는 유체 유동을 균등하게 하고 높은 배압을 생성하기에 충분할 정도로 작다. 예를 들면, 수직 통로(30f)에서, 관련 유체 입력 포트(32b)는 우측 통로(30f)보다 좌측 통로(30f)에 더 가깝다. 상기 압력 플레이트(14)는 입력 포트(32b)를 통해 유도된 유체가 2개의 통로에 균등하게 분산되도록 보장하며, 상기 유체는 제약받지 않는다면 우측 통로(30f)보다 좌측 통로(30f)로 더 빨리 이동할 것이다. 상기 압력 플레이트(14)는 메니폴드 베이스(12)로부터 저항이 최소인 경로를 통한 유체의 신속한 방출을 효과적으로 차단한다. 따라서, 유체는 각각의 통공(38)에서 실질적으로 균일하며, 제 1 축(A-A)을 중심으로 대칭적으로, 실질적으로 일정한 압력으로, 압력 플레이트(14)를 통해 메니폴드 베이스(12)를 빠져 나간다.The pressure plate 14 shown in the top view of FIG. 6 is seated on the manifold base 12. The pressure plate 14 is separated from the manifold base 12 by a first gasket 36 as shown in FIG. 1. In order to allow fluid to pass from the manifold base 12 to the pressure plate 14, the first gasket 36 is provided with a slot 40 that coincides with the groove 34 of the top 18 of the manifold base 12. Include. The pressure plate 14 comprises an array of apertures 38 that coincide with the grooves 34. The through hole 38 is smaller in size than the outlet of the vertical passages 30a to 30f. The through hole 38 is small enough to equalize the fluid flow through the through hole on one side of the first axis A-A and to produce a high back pressure. For example, in the vertical passage 30f, the associated fluid input port 32b is closer to the left passage 30f than to the right passage 30f. The pressure plate 14 ensures that the fluid induced through the input port 32b is evenly distributed in the two passages, and the fluid moves faster to the left passage 30f than the right passage 30f if not constrained. will be. The pressure plate 14 effectively blocks the rapid release of fluid from the manifold base 12 through a path of least resistance. Thus, the fluid is substantially uniform in each aperture 38 and exits the manifold base 12 through the pressure plate 14 at a substantially constant pressure symmetrically about the first axis AA. .
상기 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 메니폴드 베이스(12)의 상부(18)는 제 1 가스켓(36), 압력 플레이트(14) 및 제 2 가스켓(42)의 적어도 일부를 수용하는 크기의 절개부를 갖는다. 상기 제 2 가스켓(42)은 압력플레이트(14)를 메니폴드 버너 마운트(16)로부터 분리시킨다. 제 1 가스켓(36)과 유사하게, 제 2 가스켓(42)은 슬롯(44)을 갖는다. 이 슬롯(44)은 제 1 가스켓(36)의 슬롯(40)과 일치하며, 따라서, 메니폴드 베이스(12)의 그루브(34) 및 압력 플레이트(14)의 통공 어레이(38)와 일치한다.In this embodiment, as shown in FIG. 2, the upper portion 18 of the manifold base 12 is sized to receive at least a portion of the first gasket 36, the pressure plate 14, and the second gasket 42. Has an incision. The second gasket 42 separates the pressure plate 14 from the manifold burner mount 16. Similar to the first gasket 36, the second gasket 42 has a slot 44. This slot 44 coincides with the slot 40 of the first gasket 36 and thus coincides with the groove 34 of the manifold base 12 and the aperture array 38 of the pressure plate 14.
상기 메니폴드 버너 마운트(16)는 제 2 가스켓(42) 위에 배치된다. 메니폴드 버너 마운트(16)는 상부(46)와 하부(48)를 가지며, 그 상부(46)로부터 하부(48)까지 연장된 유체 통로(50)를 포함한다. 제 2 가스켓(42)으로부터 유체 통로(50)까지의 입구부(52)는 제 2 가스켓(42)의 슬롯(44)과 압력 플레이트(14)의 통공(38)과 일치한다. 압력 플레이트(14)를 통과하는 유체는 메니폴드 버너 마운트(16)의 유체 통로(50)로 이동한다. 상기 유체는 압력 플레이트(14)를 통과할 때 대칭적으로 분배되며, 메니폴드 버너 마운트(16)를 통과하여 그 상부에 장착된 미세 기계가공된 버너에 도달할 때까지 균등하게 분배된 상태가 유지된다. 도 2의 실시예에서, 2개의 최외측 수직 통로(30f)는 여분의 수직 통로이며, 버너 마운트의 어떠한 유체 통로(50)와도 인접하지 않는다. 그러나, 이들 최외측 수직 통로(30f)가 추가적인 유체 통로를 가진 버너 마운트와 함께 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.The manifold burner mount 16 is disposed above the second gasket 42. The manifold burner mount 16 has a top 46 and a bottom 48 and includes a fluid passage 50 extending from the top 46 to the bottom 48. The inlet portion 52 from the second gasket 42 to the fluid passage 50 coincides with the slot 44 of the second gasket 42 and the through hole 38 of the pressure plate 14. Fluid passing through the pressure plate 14 moves into the fluid passage 50 of the manifold burner mount 16. The fluid is distributed symmetrically as it passes through the pressure plate 14 and remains evenly distributed until it passes through the manifold burner mount 16 to reach a micromachined burner mounted thereon. . In the embodiment of FIG. 2, the two outermost vertical passages 30f are redundant vertical passages and are not adjacent to any fluid passage 50 of the burner mount. However, it will be appreciated that these outermost vertical passages 30f can be used with burner mounts with additional fluid passages.
전술한 바와 같이, 상기 메니폴드 버너 마운트(16)는 미세 기계가공된 버너, 바람직하게는 소형의 채널 또는 오리피스를 가진 미세 기계가공된 버너와 함께 사용하기 위해 설계되었다. 이러한 사용을 용이하게 하기 위해, 상기 유체 통로(50)는 근접한 유체 통로(50) 사이의 거리가 메니폴드 버너 마운트(16)의 상부(46)에서보다 하부(48)에서 더 크도록 배치된다. 바람직하게, 상기 유체 통로(50)는 메니폴드 버너 마운트(16)의 상부(46)에서 교차하지 않고 선형이면서 수렴하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 미세 기계가공된 버너(58)를 통해 연장된 수직 통로와 상부(46)에서 만난다. 상기 버너(58)를 통해 연장된 통로의 방향이 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.As mentioned above, the manifold burner mount 16 is designed for use with a micromachined burner, preferably a micromachined burner with a small channel or orifice. To facilitate this use, the fluid passage 50 is arranged such that the distance between adjacent fluid passages 50 is greater at the lower portion 48 than at the upper portion 46 of the manifold burner mount 16. Preferably, the fluid passage 50 does not intersect at the top 46 of the manifold burner mount 16 but is linear and convergent, extending through the micromachined burner 58 as shown in FIG. 2. It meets in the vertical passageway and top 46. The direction of the passage extending through the burner 58 is shown in FIGS. 2 and 3.
버너(58)를 통과하는 통로와 같이, 메니폴드 버너 마운트(16)를 통과하는 유체 통로도 후방 벽체(52)와 전방 벽체(54) 사이로 연장된 종축을 가진 직사각형이다. 유체 통로(50)의 출구(49)는 중앙 유체 통로를 중심으로 대칭인 선형 어레이를 형성한다. 이 선형 어레이는 메니폴드 버너 마운트(16) 위에 장착된 버너(58)에 대해 하나 또는 그 이상의 선형 유체 스트림을 형성하고, 상기 유체 스트림이 화합될 때, 버너(58)는 화염을 발생시키게 된다. 통상적으로, 상기 중앙 유체 스트림(50)은 실리카/도판트 전구체 물질(액체 또는 증기일 수 있음)용이며, 나머지 유체 통로(50)는 실리카 및 도판트와 함께 반응하여 연소되는 기체용이다.Like the passage through burner 58, the fluid passage through the manifold burner mount 16 is also rectangular with a longitudinal axis extending between the rear wall 52 and the front wall 54. The outlet 49 of the fluid passage 50 forms a linear array symmetric about the central fluid passage. This linear array forms one or more linear fluid streams for the burners 58 mounted above the manifold burner mount 16, and when the fluid streams are combined, the burners 58 generate a flame. Typically, the central fluid stream 50 is for silica / dopant precursor material (which may be liquid or vapor) and the remaining fluid passage 50 is for gases that react with and combust with silica and dopant.
상기 메니폴드 버너 마운트(16)의 독특한 구조는 대형인 메니폴드와 소형인 미세 기계가공된 실리콘 웨이퍼 버너사이의 간격을 메운다. 상기 유체 통로(50)의 출구(49)는 유체 통로(50)의 입구(및 수직 유체 통로(30a 내지 30f))보다 서로 더 근접하도록 수렴한다.The unique structure of the manifold burner mount 16 fills the gap between a large manifold and a small, finely machined silicon wafer burner. The outlet 49 of the fluid passage 50 converges closer to each other than the inlet of the fluid passage 50 (and the vertical fluid passages 30a to 30f).
상기 메니폴드 버너 마운트(16)는 플런지의 선단에 접촉하는 금속을 기화시키는 와이어 또는 플런지를 이용한 플런지 방전가공기(EDM)로 제조될 수 있다.The manifold burner mount 16 may be made of a plunge discharge processor (EDM) using a wire or a plunge to vaporize metal in contact with the tip of the plunge.
제 1 실시예에 따른 버너 메니폴드 장치(10)는 메니폴드 버너 마운트(16)의 상부(46)와 버너(58) 사이에 장착된 버너 가스켓(60)을 더 포함한다. 상기 버너 가스켓(60)은 중앙 통로를 포함하여 메니폴드 버너 마운트(16)의 유체 통로(50)의 출구와 일치하는 슬롯(62)을 갖는다. 또한, 상기 슬롯(62)은 버너(58)에 선형 어레이를 형성하는 슬롯(64)과 일치한다. 가스켓(60)의 정확한 장착과 정렬을 위하여, 상기 메니폴드 버너 마운트(16)의 상부(46)는 버너 가스켓(60)을 수용하는 절개부를 갖는다.The burner manifold device 10 according to the first embodiment further comprises a burner gasket 60 mounted between the top 46 of the manifold burner mount 16 and the burner 58. The burner gasket 60 has a slot 62 that coincides with the outlet of the fluid passage 50 of the manifold burner mount 16, including the central passage. In addition, the slot 62 coincides with a slot 64 forming a linear array in the burner 58. For correct mounting and alignment of the gasket 60, the top 46 of the manifold burner mount 16 has an incision to receive the burner gasket 60.
또한, 제 1 실시예의 버너 마운트 장치(10)는 메니폴드 버너 마운트(16)의 상부(46)에 장착된 버너 고정 엘리먼트(66)를 포함한다. 상기 고정 엘리먼트(66)는 버너(58)와 버너 가스켓(60)을 버너 마운트 상부(46)에 고정한다. 바람직하게, 상기 고정 엘리먼트(66)는 스크류(68)와 스프링 링(69)으로 메니폴드 버너 마운트(16)의 상부(46)에 탈착가능하게 고정된 한쌍의 클램프를 포함한다. 상기 스프링 링(69)은 클램프(66)와 버너 마운트 상부(46) 사이에 위치된다. 상기 클램프(66)는 스크류(68)를 수용하기 위한 나사공(72)을 갖는다. 상기 스프링 링(69)은 버너 마운트 상부(46)의 동일평면상의 홀과 클램프(66)의 홀(71)보다 직경이 약간 더 크다.The burner mount device 10 of the first embodiment also includes a burner fixing element 66 mounted to the upper portion 46 of the manifold burner mount 16. The fixing element 66 secures the burner 58 and burner gasket 60 to the burner mount top 46. Preferably, the securing element 66 comprises a pair of clamps detachably fixed to the upper portion 46 of the manifold burner mount 16 with screws 68 and spring rings 69. The spring ring 69 is located between the clamp 66 and the burner mount top 46. The clamp 66 has a threaded hole 72 for receiving the screw 68. The spring ring 69 is slightly larger in diameter than the coplanar hole of the burner mount top 46 and the hole 71 of the clamp 66.
각각의 클램프(66)는 외측 가장자리(70)와 내측 가장자리(72)를 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 클램프(66)의 내측 가장자리(72)는 하방으로 향한 쇼울더(74)를 가지며, 이는 버너(58)의 대향 측부에 결합하여 버너 가스켓(60)에 대해 버너(58)를 적소에 클램핑하게 된다. 상기 쇼울더(74)의 상부에서, 내측 가장자리(72)는 버너(58)로부터 가늘어지는 테이퍼형 표면(76)을 갖는다.Each clamp 66 has an outer edge 70 and an inner edge 72. As shown in FIG. 2, the inner edge 72 of the clamp 66 has a downwardly facing shoulder 74, which is coupled to the opposite side of the burner 58 to the burner 58 against the burner gasket 60. ) Will be clamped in place. At the top of the shoulder 74, the inner edge 72 has a tapered surface 76 tapering from the burner 58.
상기 장치는 메니폴드 베이스(12)에 메니폴드 버너 마운트(16)를 고정시키기위한 채널(78)을 포함하되, 상기 채널은 메니폴드 베이스(12)를 완전히 관통하고 측벽(24)에 근접하며 메니폴드 버너 마운트(16)의 적어도 일부를 통과한다. 상기 장치(10)는 메니폴드 버너 마운트(16)에 메니폴드 베이스(12)를 부착시키기 위해 채널(78)에 수용되는 스크류(82)를 더 포함한다.The device includes a channel 78 for securing the manifold burner mount 16 to the manifold base 12, the channel completely penetrating the manifold base 12 and proximate the side wall 24 and the manifold burner mount ( Pass at least a portion of 16). The device 10 further comprises a screw 82 received in the channel 78 for attaching the manifold base 12 to the manifold burner mount 16.
완전히 조립되었을 때, 상기 버너 마운트 장치(10)는 전방 벽체(22)로부터 후방 벽체(23)까지 두께 크기와 함께 대체로 직사각형상을 갖는다. 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 메니폴드 베이스(116)는 다수개의 버너와 버너 마운트 조립체가 그 상부에 나란하게 장착될 수 있도록 z방향으로 긴 세장형일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 각각 3개의 유체관, 즉 총 6개의 유체관이 버너 메니폴드(116)의 후방 벽체(120)와 전방 벽체(118)로 유도될 수 있다. 홀(32)이 후방 벽체(120)와 전방 벽체(118) 사이로 연장되어, 다수개의 메니폴드 수직 통로(30a 내지 30f)에 급송하게 된다.When fully assembled, the burner mount device 10 has a generally rectangular shape with a thickness size from the front wall 22 to the rear wall 23. As illustrated in FIG. 13, the manifold base 116 may be elongated in the z direction so that a plurality of burners and burner mount assemblies may be mounted side by side. In a preferred embodiment, three fluid tubes each, a total of six fluid tubes, may be led to the rear wall 120 and the front wall 118 of the burner manifold 116. The hole 32 extends between the rear wall 120 and the front wall 118 to feed into the plurality of manifold vertical passageways 30a to 30f.
본 실시예는 다수개의 서로 다른 버너 마운트에 유체를 효과적으로 전달할 수 있도록 함으로써, 나란하게 배치된 버너에 의해 다수개의 선형 화염 어레이를 만들 수 있다. 메니폴드 베이스(116)에 유도된 유체는 당해 메니폴드 베이스(116)를 통해 균등하게 분배됨으로써, 상기 버너는 본질적으로 균일한 버너 화염을 만들게 된다.This embodiment enables efficient delivery of fluid to a plurality of different burner mounts, whereby a plurality of linear flame arrays can be created by side-by-side burners. Fluid induced in the manifold base 116 is distributed evenly through the manifold base 116 such that the burner creates an essentially uniform burner flame.
도 7 내지 도 9는 당해 버너 메니폴드 장치의 제 2 실시예를 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 이 버너 메니폴드 장치(82)는 베이스 엘리먼트(84)와, 그 베이스 엘리먼트(84)의 상부에 적층구조로 위치된 다수개의 메니폴드 엘리먼트(86a 내지 86f)를 포함한다. 바람직하게, 상기 베이스(84)는 도 8의 단면도에 도시된 바와 같이 고형이다. 각각의 메니폴드 엘리먼트(86a 내지 86f)는 서로 다른 갯수의 유체 통로(88)를 갖되, 유체 통로(88)의 수는 적층구조의 상부에 근접한 엘리먼트일수록 증가한다. 예를 들어, 최하부의 메니폴드 엘리먼트(86a)는 포트(90)를 통해 단일 유체 급송관에 의해 급송되는 단일의 유체 통로를 갖는다. 상기 유체 통로는 서로로부터 격리되며, 2개의 신규한 외부 유체 통로가 하부로부터 상부까지 각각 연속적인 메니폴드 엘리먼트로 이루어진 적층구조로 유도된다. 예를 들어, 메니폴드 엘리먼트(86b)는 3개의 유체 통로를 가지며, 메니폴드 엘리먼트(86c)는 5개의 유체 통로를 갖는다. 따라서, 유체는 최상부 메니폴드 엘리먼트(86f)와 버너(미도시)에 도달할 때까지 수용된 상태로 유지된다.7 to 9 show a second embodiment of the burner manifold device. As shown in FIG. 8, this burner manifold device 82 includes a base element 84 and a plurality of manifold elements 86a-86f positioned in a stack on top of the base element 84. Preferably, the base 84 is solid as shown in the cross sectional view of FIG. Each manifold element 86a-86f has a different number of fluid passages 88, with the number of fluid passages 88 increasing as the element nears the top of the stack. For example, the bottom manifold element 86a has a single fluid passage that is fed by a single fluid feed tube through the port 90. The fluid passages are isolated from each other, and two new external fluid passages are directed into a stack of manifold elements each successive from bottom to top. For example, manifold element 86b has three fluid passages and manifold element 86c has five fluid passages. Thus, the fluid remains housed until it reaches the top manifold element 86f and a burner (not shown).
상기 메니폴드 엘리먼트(86a 내지 86f)는 각각 2개의 포트(90)를 가지며, 각각의 엘리먼트(86a 내지 86f)에 대해 2개의 유체 급송관이 필요하다. 상기 포트(90)는 유체 급송관의 용이한 부착을 위해 연속적인 메니폴드 엘리먼트(86a 내지 86f)에서 각각 대향하고 있다. 유체는 각각의 메니폴드 엘리먼트(86a 내지 86f)의 2개의 포트(90)로 균등하게 분할된다. 이는 특정 유체가 단일 유체 입구 포트를 통해 버너 마운트로 유도된 다음 그 버너 마운트의 대향 측부로 내부적으로 분할되는 제 1 실시예와 다르다.The manifold elements 86a through 86f each have two ports 90, and two fluid feed pipes are required for each element 86a through 86f. The ports 90 face each other in successive manifold elements 86a through 86f for easy attachment of the fluid feed tube. The fluid is evenly divided into two ports 90 of each manifold element 86a through 86f. This is different from the first embodiment in which a particular fluid is led to a burner mount through a single fluid inlet port and then internally split into opposite sides of the burner mount.
제 2 실시예의 메니폴드 장치(82)는 이웃한 메니폴드 엘리먼트(86a 내지 86f) 사이에 위치된 가스켓(92)(도 8에는 도시되지 않음)을 더 포함한다. 예를 들어, 상기 가스켓(92)은 DuPont Dow Elastomers의 제품인 Viton과 같은 탄성중합체물질로 제조될 수 있다. 상기 가스켓은 메니폴드 엘리먼트(86a 내지 86f)의 유체 통로와 일치하는 슬롯(94)을 포함한다. 모든 가스켓(92)은 도 7에 도시된 2개의 가스켓으로 도시한 바와 같이 동일한 갯수의 슬롯(94)을 갖도록 형성될 수 있으며; 유체 통로와 일치하는 슬롯만이 사용된다(예를 들어, 중앙 슬롯만이 엘리먼트(86a)(86b) 사이에 위치된 가스켓용으로 사용됨). 유체 통로(88)와 유사하게, 상기 슬롯(94)은 직사각형상이다.The manifold device 82 of the second embodiment further includes a gasket 92 (not shown in FIG. 8) located between neighboring manifold elements 86a to 86f. For example, the gasket 92 may be made of an elastomeric material such as Viton, manufactured by DuPont Dow Elastomers. The gasket includes slots 94 that coincide with fluid passages of manifold elements 86a through 86f. All gaskets 92 can be formed with the same number of slots 94 as shown by the two gaskets shown in FIG. 7; Only slots that match the fluid passage are used (e.g., only the central slot is used for the gasket located between elements 86a and 86b). Similar to the fluid passage 88, the slot 94 is rectangular in shape.
도 9는 적층구조에서 최상부 메니폴드 엘리먼트(86f)를 도시한 평면도이다. 여기에서, 유체 통로(88)는 직사각형상이며, 종축이 메니폴드 엘리먼트(86f)의 전방 벽체(96)와 후방 벽체(98) 사이로 연장됨을 알 수 있다. 유체 통로는 최상부 메니폴드 엘리먼트(86f)의 상부에 위치된 버너, 예를 들면, 도 1의 버너(58)가 선형 화염을 발생시키도록 선형 어레이를 형성한다. 또한, 제 1 실시예에서와 같이, 유체 통로는 중앙 유체 통로를 중심으로 대칭이며, 유체 통로의 유체 출구에서 수렴한다. 또한, 유체 입구의 단면은 해당 유체 출구의 단면보다 크다.9 is a plan view showing the top manifold element 86f in the laminated structure. Here, it can be seen that the fluid passage 88 is rectangular in shape and the longitudinal axis extends between the front wall 96 and the rear wall 98 of the manifold element 86f. The fluid passageway forms a linear array such that a burner located above the top manifold element 86f, for example burner 58 of FIG. 1, generates a linear flame. Also, as in the first embodiment, the fluid passage is symmetric about the central fluid passage and converges at the fluid outlet of the fluid passage. Also, the cross section of the fluid inlet is larger than the cross section of the fluid outlet.
상기 메니폴드 엘리먼트(86a 내지 86f)는 4개의 긴 로드(미도시)에 의해 탈착가능하게 연결될 수 있으며, 상기 각각의 로드는 메니폴드 엘리먼트(86a 내지 86f), 베이스 엘리먼트(84) 및 가스켓(92)의 각 모서리에 형성된 일련의 보어(100)를 통해 수직방향으로 채널이 형성된다. 상기 로드의 각 단부에는 당해 로드를 최상부 메니폴드 엘리먼트(86f)와 베이스 엘리먼트(84)의 적소에 고정하기 위한 너트를 수용하는 나사산이 형성될 수 있다. 도 9의 평면도에는 정렬 핀(미도시)을 수용하기 위한 보어(101)가 도시되어 있다.The manifold elements 86a-86f can be detachably connected by four long rods (not shown), each rod of the manifold elements 86a-86f, the base element 84 and the gasket 92. Channels are formed in a vertical direction through a series of bores 100 formed at each corner. At each end of the rod may be threaded to receive a nut for securing the rod in place at top manifold element 86f and base element 84. The top view of FIG. 9 shows a bore 101 for receiving an alignment pin (not shown).
제 1 실시예와 유사하게, 제 2 실시예는 화염 가수분해 공정에 사용되는 선형 화염을 발생시키는 미세 기계가공된 버너와 함께 사용될 수 있다.Similar to the first embodiment, the second embodiment can be used with fine machined burners that generate linear flames used in flame hydrolysis processes.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제 3 실시예를 도시한 도면이다. 버너 메니폴드(102)는 미세 기계가공된 실리콘 웨이퍼 버너와 함께 사용될 수 있는 웨브형 또는 하니콤형 구조를 제공한다. 상기 버너 메니폴드(102)는 테이퍼부(104)와 상부(106)를 포함한다. 상기 상부는 제 1 단부(107)와 제 2 단부(108)를 갖는다. 상부(106)의 제 2 단부(108)에 버너가 장착될 수 있다.10 to 12 show a third embodiment of the present invention. Burner manifold 102 provides a web or honeycomb structure that can be used with micromachined silicon wafer burners. The burner manifold 102 includes a taper portion 104 and an upper portion 106. The upper portion has a first end 107 and a second end 108. A burner may be mounted to the second end 108 of the upper portion 106.
상기 테이퍼부(104)는 제 1 단부(110)와 제 2 단부(112)를 갖는다. 상기 제 1 단부(110)는 제 2 단부(112)보다 직경이 더 크다. 상기 상부(106)는 테이퍼부(104)와 동일평면상에서 연장되며, 상부(106)의 제 1 단부(107)는 테이퍼부(104)의 제 2 단부(112)와 인접해 있다.The taper portion 104 has a first end 110 and a second end 112. The first end 110 is larger in diameter than the second end 112. The upper portion 106 extends coplanar with the tapered portion 104 and the first end 107 of the upper portion 106 is adjacent to the second end 112 of the tapered portion 104.
상기 테이퍼부(104)와 상부(106)는 그들을 통과하는 다수개의 유체 통로(114)를 한정한다. 상기 유체 통로(114)는 테이퍼부(104)의 제 1 단부(110)로부터 상부(106)의 제 2 단부(108)까지 유체를 이송한다. 상기 유체 통로(114)는 서로 이격되어 있으나 테이퍼부(104)에서 수렴하며, 이 유체 통로의 수렴은 도 10에 도시된 바와 같이 상부(106)까지 연장된다.The taper 104 and top 106 define a plurality of fluid passages 114 through them. The fluid passageway 114 transports fluid from the first end 110 of the taper portion 104 to the second end 108 of the upper portion 106. The fluid passages 114 are spaced apart from one another but converge at the taper portion 104, and the convergence of the fluid passages extends to the upper portion 106 as shown in FIG. 10.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 유체 통로는 슬롯을 형상하는 직사각형 단면을 가질 수 있으며, 이는 전술한 2가지 실시예의 통로의 형상과 유사하다. 상기 상부(106)는 직사각형 단면을 갖지만, 그 상부(106)가 미세 기계가공된 버너와 함께 사용하기에 적당한 임의의 다른 구조일 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 상부는 도 12a의 참조 번호 115로 표시한 바와 같이 원통형일 수 있다. 이 원통형 상부(115)는 유체 통로(116)를 갖는다.As shown in FIG. 11, the fluid passageway may have a rectangular cross section defining a slot, which is similar in shape to the passages of the two embodiments described above. The top 106 has a rectangular cross section, but it will be appreciated that the top 106 can be any other structure suitable for use with a micromachined burner. For example, the top may be cylindrical as indicated by reference numeral 115 of FIG. 12A. This cylindrical top 115 has a fluid passageway 116.
본 발명의 하나의 특징으로서, 유체 통로중에서 선택된 소정의 유체 통로가 유체의 통행을 폐쇄하는 충전물질로 충전되거나 플러그될 수 있다. 선택된 유체 통로를 폐쇄시킴으로써, 임의의 단면 형태를 가진 유체 통로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 것과 유사한 직사각형 슬롯을 형성하도록 선택된 유체 통로가 폐쇄될 수 있으며, 도 12b에 도시된 바와 같이 각각의 직사각형 슬롯은 폐쇄된 유체 통로에 의해 둘러싸인 다수개의 폐쇄되지 않은 유체 통로로 이루어진다. 폐쇄되지 않은 유체 통로(116) 전체는 직사각형 단면을 갖는다.As one feature of the invention, any fluid passage selected from the fluid passages may be filled or plugged with a filler material to close the passage of the fluid. By closing the selected fluid passage, it is possible to form a fluid passage having any cross-sectional shape. For example, a fluid passage selected to form a rectangular slot similar to that shown in FIG. 11 may be closed, and each rectangular slot may be closed by a plurality of unclosed fluids surrounded by a closed fluid passage, as shown in FIG. 12B. Consists of passages. The entire non-closed fluid passageway 116 has a rectangular cross section.
또한, 제 3 실시예는 단지 테이퍼부만으로 형성될 수 있다. 상기 테이퍼부는 미세 기계가공된 버너를 유지하는 제 1 단부와 제 2 단부를 갖되, 상기 제 1 단부의 표면적은 제 2 단부보다 작다. 상기 테이퍼부는 제 1 단부로부터 제 2 단부까지 유체를 운반하기 위한 다수개의 유체 통로를 한정하며, 유체 통로중 선택된 소정의 유체 통로가 유체의 통행을 억제하기 위해 폐쇄될 수 있다.Also, the third embodiment can be formed with only a tapered portion. The tapered portion has a first end and a second end for holding a micromachined burner, the surface area of the first end being smaller than the second end. The tapered portion defines a plurality of fluid passages for conveying fluid from the first end to the second end, and any fluid passage selected from the fluid passages may be closed to inhibit passage of the fluid.
상기 버너 메니폴드(102)는 수축 압출 및/또는 고온 인발에 의해 제조될 수 있으며, 바람직하게는 PYREX와 같은 유리 물질을 포함함으로써, 실리콘 버너가 양극접합에 의해 제 2 단부(108)에 직접 접합될 수 있도록 하여, 메니폴드에 버너를 고정하기 위한 클램프가 필요없다. 선택적으로, 상기 버너 메니폴드(102)는 실리카 물질 또는 세라믹 물질로 이루어질 수 있다. 상기 실리카 및 세라믹 메니폴드는 저온 수축 압출로 제조될 수 있다.The burner manifold 102 may be manufactured by shrink extrusion and / or hot drawing, preferably comprising a glass material such as PYREX, such that the silicon burner is directly bonded to the second end 108 by an anodic bonding. In this way, there is no need for a clamp to secure the burner to the manifold. Optionally, the burner manifold 102 may be made of silica or ceramic material. The silica and ceramic manifolds can be made by cold shrink extrusion.
통상적으로, 도 10 내지 도 12에 도시된 메니폴드를 제조하기 위해, 평행한 채널이 형성된 모재(하니콤)가 액체 첨가물이 혼합된 미립자 물질로부터 압출된다. 점도있게 소결되는 비결정 입자의 특수한 경우에서, 점도있게 소결된 모재는 채널의 테이퍼, 깔대기의 깔대기부를 만들기 위해 점도있게 고온 인발될 수 있다. 일반적인 경우에서, 상기 미립자 모재(wet-green 및 플라스틱)는 테이퍼로 수축 압출될 수 있다. 그 다음, 상기 미립자 모재의 채널은, 조립된 구조(플라스틱 조성물)가 원하는 메니폴드 형상을 가진 다이속으로 압출될 때 합리적인 자기 유사 방식으로 소성 변형할 수 있도록 하기 위해, 당해 미립자 모재의 웨브의 소성 및 비압축성이 일치하는 다결정 왁스와 같은 물질로 역충전될 수 있다. 적당한 미립자 물질은 유리, 세라믹, 금속 및/또는 플라스틱을 포함한다. 상기 역충전된 하니콤 모재가 수축 압출된 이후, 역충전 물질은 채널로부터 제거되고 미립자 테이퍼는 소결된다. 대형 채널 어레이인 경우, 테이퍼를 통한 소정의 유동 패턴이 형성되도록 하기 위해 선택된 소정의 채널이 영구적으로 충전 또는 플러그될 수 있다. 이 때, 어느 통로가 폐쇄되었는지의 여부에 따라, 모든 유체 통로가 임의의 화소화된 형태를 취할 수 있다. 상기 역충전 물질은 유체 통로 어레이를 남기도록 (다양한 방법에 의해)제거가능할 수 있으며, 또는 필라멘트 어레이를 형성하도록 영구적으로 남을 수 있거나, 이들 2가지의 조합이 될 수도 있다.Typically, in order to produce the manifolds shown in FIGS. 10-12, the base material (honeycomb) with parallel channels formed is extruded from the particulate material mixed with the liquid additive. In the special case of amorphous particles that are sintered viscously, the viscously sintered base material can be viscously hot drawn to make the taper of the channel, the funnel of the funnel. In the general case, the particulate base material (wet-green and plastic) can be shrink extruded into a taper. Subsequently, the channels of the particulate base material are subjected to the firing of the web of the particulate base material in order to enable plastic deformation of the assembled structure (plastic composition) in a reasonable self-similar manner when extruded into a die having a desired manifold shape. It can be backfilled with materials such as polycrystalline waxes that match incompressibility. Suitable particulate materials include glass, ceramics, metals and / or plastics. After the backfilled honeycomb matrix is shrink extruded, the backfill material is removed from the channel and the particulate taper is sintered. In the case of large channel arrays, any channel selected may be permanently charged or plugged to allow a desired flow pattern through the taper to be formed. At this time, all fluid passageways may take any pixelated form, depending on which passageways are closed. The backfill material may be removable (by various methods) to leave a fluid passageway array, or may be permanently left to form a filament array, or a combination of the two.
압출에 의한 제 3 실시예의 제조는 하니콤 구조상에 테이퍼를 형성하는데 특히 용이한 방법이며, 적당한 수용체(즉, 램 압출기의 배럴)로부터 프리즘형, 원뿔형 또는 기타 다른 테이퍼 형상을 가진 테이퍼형 배럴, 몰드 또는 압출 다이속으로부분적으로 하니콤을 가압함으로써 이루어질 수 있다. 바람직하게, 압출 경로는 크기와 형상이 초기 하니콤용 수용체와 유사한 입구 단면을 갖는다. 바람직하게, 상기 압출 경로는 미리 정해진 최종 하니콤 제품의 채널 크기 및 형상에 맞는 서로 다른 단면 크기 및/또는 형상을 가진 출구 또는 수용기로의 원활한 변이를 제공한다.The manufacture of the third embodiment by extrusion is a particularly easy way to form a taper on the honeycomb structure, tapered barrel, mold with prismatic, conical or other tapered shape from a suitable acceptor (ie barrel of ram extruder). Or by partially pressing honeycomb into the extrusion die. Preferably, the extrusion path has an inlet cross section similar in size and shape to the initial honeycomb acceptor. Preferably, the extrusion path provides a smooth transition to an outlet or receiver having different cross-sectional sizes and / or shapes to match the channel size and shape of the predetermined final honeycomb product.
다이 입구와 출구 사이에서 이루어지는 크기 축소는 셀 밀도의 증가와 재성형된 제품의 셀벽 두께의 전체적인 감소를 유발하는 한편, 출구 형태의 변화는 최종 셀 형태 및/또는 제품에서의 셀벽 두께 분포를 변화시키게 된다. 유동 경로가 교차하지 않기 때문에, 이들은 모두 채널의 완전성이 손실되지 않고 이루어진다.The size reduction between the die inlet and outlet causes an increase in cell density and an overall decrease in cell wall thickness of the remolded product, while a change in outlet shape causes a change in cell wall thickness distribution in the final cell form and / or product. do. Since the flow paths do not intersect, they all occur without loss of channel integrity.
당업자는 추가적인 장점과 변형을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 설명하고 도시한 특정의 대표적인 장치에 한정되지 않는다. 따라서, 청구범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 일반적 개념의 범주와 사상을 벗어나지 않는 다양한 변형이 이루어질 수 있다.Those skilled in the art will readily recognize additional advantages and modifications. Accordingly, the invention is not limited to the specific representative apparatus described and illustrated herein. Accordingly, various modifications may be made without departing from the scope and spirit of the general inventive concept as defined in the claims.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |