KR20160030945A - 헤드 조립체 - Google Patents

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KR20160030945A
KR20160030945A KR1020167001120A KR20167001120A KR20160030945A KR 20160030945 A KR20160030945 A KR 20160030945A KR 1020167001120 A KR1020167001120 A KR 1020167001120A KR 20167001120 A KR20167001120 A KR 20167001120A KR 20160030945 A KR20160030945 A KR 20160030945A
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앤드류 제임스 시레이
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에드워즈 리미티드
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Abstract

방사 버너용 헤드 조립체(10), 입구 조립체 및 방법이 개시된다. 헤드 조립체는 방사 버너용이다. 헤드 조립체는, 복수의 동일한 하우징 구멍(40)이 관통 연장되어 있는 하우징(20); 하우징에 의해 수용되며, 대응하는 복수의 동일한, 상보적으로 배치된 절연체 구멍이 관통 연장되어 있는 절연체(30); 및 동일한 하우징 구멍(40) 중 하나에 의해 수용되도록 구성된 적어도 하나의 입구 조립체(50)를 포함하고, 각각의 입구 조립체(50)는, 동일한 하우징 구멍 중 하나에 의해 수용되도록 구성된 하우징부, 및 상기 상보적으로 배치된 절연체 구멍을 충전하도록 구성된 절연체부를 포함한다. 이러한 방식으로, 다수의 구멍을 구비한 헤드 조립체가 제공되는데, 이들 구멍 중 임의의 구멍이 입구 조립체를 수용할 수 있다. 각각의 입구 조립체가 임의의 구멍에 의해 수용되도록 구성되어 있는 점을 고려하면, 이는 헤드 조립체를 방사 버너로부터 완전히 분해할 필요 없는 입구 조립체의 삽입 및 제거에 대한 유연성을 제공한다. 또한, 하우징부와 절연체부를 갖도록 입구 조립체를 형성함으로써, 입구 조립체는 헤드 조립체 내에 배치될 수 있으며, 절연체부는 열손상을 방지한다.

Description

헤드 조립체{HEAD ASSEMBLY}
본 발명은 방사 버너(radiant burner)용 헤드 조립체, 입구 조립체, 및 방법에 관한 것이다.
방사 버너는, 예컨대 반도체 또는 평판 디스플레이 제조 산업에서 사용되는 제조 공정 툴로부터의 유출 가스 스트림을 처리하는 것으로 알려져 있으며, 통상 그러한 처리를 위해 사용된다. 그와 같은 제조 중에, 공정 툴로부터 펌핑된 유출 가스 스트림 내에는 잔류 과불화 화합물(perfluorinated compound; PFC) 및 다른 화합물이 존재한다. PFC는 유출 가스로부터 제거하기 어렵고, 이들은 상대적으로 높은 온실 작용을 하는 것으로 알려져 있기 때문에 이들 화합물을 환경으로 배출하는 것은 바람직하지 않다.
공지의 방사 버너는 연소를 이용하여 유출 가스 스트림으로부터의 PFC 및 다른 화합물을 제거한다. 일반적으로, 유출 가스 스트림은 PFC 및 다른 화합물을 함유한 질소 스트림이다. 연료 가스가 유출 가스 스트림과 혼합되며, 그 가스 스트림 혼합물은 다공(foraminous) 가스 버너의 출구면에 의해 측방향으로 둘러싸이는 연소 챔버 내로 이송된다. 연료 가스 및 공기가 다공 버너에 동시에 공급되어 출구면에서의 무화염 연소에 영향을 미치는데, 다공 버너를 통과하는 공기의 양은 버너에 공급되는 연료 가스뿐만 아니라, 연소 챔버 내에 분사된 가스 스트림 혼합물 내의 모든 가연성 물질까지도 연소시키기에 충분하다.
유출 가스 스트림에 존재하는 화합물의 범위 및 그 유출 가스 스트림의 유동 특성은 공정 툴마다 다를 수 있으며, 연료 가스 및 공기의 범위뿐만 아니라, 방사 버너에 도입될 필요가 있는 다른 가스 또는 유체의 범위도 그렇게 달라질 수 있다.
유출 가스 스트림을 처리하기 위한 기술이 존재하지만, 이들 기술은 각각 고유의 단점을 갖는다. 따라서, 유출 가스 스트림을 처리하기 위한 기술을 향상시키는 것이 요구된다.
제 1 태양에 따르면, 방사 버너용 헤드 조립체가 제공되는데, 상기 헤드 조립체는, 복수의 동일한 하우징 구멍이 관통 연장되어 있는 하우징; 상기 하우징에 의해 수용되며, 대응하는 복수의 동일한, 상보적으로 배치된 절연체 구멍이 관통 연장되어 있는 절연체; 및 상기 동일한 하우징 구멍 중 하나에 의해 수용되도록 구성된 적어도 하나의 입구 조립체를 포함하고, 각각의 입구 조립체는, 상기 동일한 하우징 구멍 중 상기 하나에 의해 수용되도록 구성된 하우징부, 및 상기 상보적으로 배치된 절연체 구멍을 충전하도록 구성된 절연체부를 포함한다.
제 1 태양은, 피처리 유출 가스의 범위가 증가함에 따라 방사 버너용 형상의 가능 범위도 증가하는 것을 인정한다. 구체적으로, 여러 가지 유형의 피처리 유출 가스는 각각 다른 속도로 그리고 각각 다른 농도로 제공될 수 있다. 이들 여러 가지 유출 가스를 저감 또는 처리하기 위해, 이들 여러 가지 유출 가스는, 연료, 산화제 및 임의의 다른 보조 유체(예컨대, 공기)와 같은 다른 유체의 서로 다른 조합, 농도 및/또는 속도와 함께, 서로 다른 방식으로 방사 버너의 연소 챔버 내로 분배될 필요가 있다. 이러한 다양한 요건들은 헤드 조립체의 복잡한 엔지니어링을 초래할 수 있으며, 종래의 접근법으로는 각각의 구체적인 적용예를 위한 헤드 조립체를 제조해야만 한다. 이러한 복잡성은 방사 버너의 비교적 작은 크기로 인해 더욱 배가되며, 유체를 적절한 출구로 이송, 혼합 및/또는 분배하여 연소 챔버에 공급하기 위해 필요한 도관의 모든 필요 연결구 및 경로설정(routing)을 제공하는 것이 복잡해질 수 있다. 제 1 태양은 또한, 이들 여러 가지 요건을 충족시키기 위해 현존하는 헤드 조립체를 재구성하는 것은, 방사 버너를 완전히 분해하지 않고서 유지보수를 실행하는 것과 같이 어렵고 심지어 불가능할 수도 있다는 것을 인정한다. 이는 특히 헤드 조립체 중 다른 부품들보다 일부 부품이 정기적인 유지보수를 필요로 하는 경우에 극히 파괴적일 수 있다.
따라서, 헤드 조립체가 제공될 수 있다. 헤드 조립체는 방사 버너를 위한 것일 수 있다. 헤드 조립체는 하우징을 포함할 수도 있다. 하우징은 복수의 하우징 구멍을 형성 또는 제공할 수 있으며, 각각의 하우징 구멍은 서로 동일할 수도 있다. 하우징 구멍은 하우징을 통해 연장될 수 있다. 헤드 조립체는 절연체를 추가로 포함할 수도 있다. 절연체는 하우징에 의해 수용될 수 있다. 절연체는 대응하는 복수의 동일한 절연체 구멍을 형성 또는 제공할 수 있다. 이들 절연체 구멍은 하우징 구멍과 상보적이거나 또는 동일 장소에 배치될 수도 있다. 절연체 구멍은 절연체를 통해 연장될 수 있다. 헤드 조립체는 적어도 하나의 입구 조립체를 추가로 포함할 수도 있다. 입구 조립체는 하우징 구멍 중 하나에 의해 수용되거나 또는 그 안에 배치되도록 구성 또는 치수설정될 수 있다. 각각의 입구 조립체는 하우징부를 포함할 수도 있다. 하우징부는 하우징 구멍에 의해 수용되도록 구성 또는 치수설정될 수 있다. 입구 조립체는 절연체부를 추가로 포함할 수도 있다. 절연체부는 절연체 구멍을 충전 또는 점유하도록 성형, 치수설정 또는 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 복수의 구멍을 갖는 헤드 조립체가 제공되는데, 이들 구멍 중 임의의 구멍이 입구 조립체를 수용할 수도 있다. 각 입구 조립체가 임의의 구멍에 의해 수용되도록 구성되어 있는 점을 고려하면, 이는 헤드 조립체를 방사 버너로부터 완전히 분해할 필요 없는 입구 조립체의 삽입 및 제거에 대한 유연성을 제공한다. 또한, 하우징부와 절연체부를 갖도록 입구 조립체를 형성함으로써, 입구 조립체는 헤드 조립체 내에 배치될 수 있으며, 절연체부는 열손상을 방지한다.
일 실시예에서, 각각의 동일한 하우징 구멍은 복수의 상이한 입구 조립체 중 어느 하나를 수용하도록 작동 가능한 공통의 고정용 장치를 포함하며, 각각의 입구 조립체는 상보적인 공통의 고정용 장치를 구비한다. 따라서, 각각의 입구 조립체 및 하우징 구멍은 동일한 상보적인 고정용 장치 또는 기구를 활용하여, 임의의 상이하게 구성된 입구 조립체가 임의의 구멍에 의해 수용될 수 있게 한다. 전과 마찬가지로, 이는 헤드 조립체를 재구성할 때 큰 유연성을 제공한다.
일 실시예에서, 각각의 동일한 하우징 구멍은 하우징의 주면(major face)에 걸쳐서 분포되어 있다. 구멍을 하우징의 적어도 주면 또는 메인 면에 걸쳐 분포시키면, 유체 공급부에 연결하기 위한 입구 조립체 주위의 활용 공간이 최대화된다.
일 실시예에서, 하우징은 하우징을 통해 연장되는 적어도 하나의 다른 구멍을 포함하고, 절연체는 절연체를 통해 연장되는 적어도 하나의 상보적으로 배치된 절연체 구멍을 포함하며, 적어도 하나의 다른 구멍은 내부 버너 공급 기구(inner burner feed) 조립체, 파일럿(pilot) 조립체, 열전쌍 조립체 및 점검창(sight glass) 조립체 중 적어도 하나를 수용하도록 구성된다. 따라서, 하우징은 또한 방사 버너의 정확한 작동에 필요한 다른 조립체들을 수용할 수도 있다.
일 실시예에서, 하우징부는 적어도 하나의 유체를 대응 유체 공급부로부터 수용하도록, 그리고 적어도 하나의 유체를 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 대응 출구로 이송하도록 구성된다. 따라서, 입구 조립체에 의해 수용되는 유체를 위한 입구와 이들 유체를 연소 챔버에 공급하는 출구 사이에 일대일의 상관관계가 존재할 수도 있다.
일 실시예에서, 하우징부는 적어도 하나의 유체를 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 복수의 출구로 이송하도록 구성된다. 따라서, 몇몇 입구 조립체는 입구 조립체에 의해 수용되는 유체를 위한 입구와 이들 유체를 연소 챔버에 공급하는 출구 사이에 일대다의 상관관계를 제공하여, 하나의 입구로부터의 유체를 연소 챔버 내의 다수의 출구로 분배할 수도 있다.
일 실시예에서, 하우징부는 복수의 유체를 대응하는 복수의 유체 공급부로부터 수용하도록, 그리고 복수의 유체를 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 출구로 이송하도록 구성된다. 따라서, 몇몇 입구 조립체는 입구 조립체에 의해 수용되는 유체를 위한 유체 입구와 이들 유체를 연소 챔버에 공급하는 출구 사이의 다대일의 관계를 제공하여, 출구에 의해 제공되는 유체를 합칠 수도 있다.
일 실시예에서, 하우징부는 대응 출구를 세정하도록 작동 가능한 적어도 하나의 세정 기구를 포함한다. 축적된 퇴적물을 제거하기 위해 출구 또는 출구들의 세정이 필요할 수도 있다.
일 실시예에서, 하우징은 내부 버너 공급 기구 조립체로부터의 유체를 헤드 조립체에 결합 가능한 방사 버너의 플리넘(plenum)에 분배하도록 작동 가능한 갤러리(gallery)를 형성한다. 갤러리 또는 플리넘을 제공하는 것은 다공 버너를 둘러싸는 플리넘뿐만 아니라 내부 버너에도 연료 및 산화제 모두를 제공하는 편리한 장치이다.
일 실시예에서, 하우징과 절연체가 함께 갤러리를 형성한다. 하우징과 절연체를 성형함으로써 갤러리를 제공하는 것이 가능하다. 이는 부품의 수를 최소화하는데 도움이 된다.
일 실시예에서, 하우징부는 갤러리를 통해 연장되도록 구성된다. 하우징부를 갤러리를 통해 연장시키는 것은 갤러리로부터의 누설이 발생하지 않는 것을 확고히 하는데 도움이 된다.
일 실시예에서, 각각의 출구는 적어도 부분적으로 절연체부의 대응 출구 구멍을 통해 연장된다. 따라서, 출구는, 연소 챔버 내의 상태에 따라, 절연체부의 구멍을 통해 완전히 연장되지는 못하거나, 절연체부의 구멍과 동일 높이에서 마감되거나, 또는 절연체부의 구멍 너머로 연장될 수 있다.
일 실시예에서, 절연체부는 출구를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된다.
제 2 태양에 따르면, 헤드 조립 방법이 제공되는데, 상기 방법은, 복수의 동일한 하우징 구멍이 관통 연장되어 있는 하우징을 제공하는 단계; 대응하는 복수의 동일한, 상보적으로 배치된 절연체 구멍이 관통 연장되어 있는 절연체를 상기 하우징에 의해 수용하는 단계; 및 상기 동일한 하우징 구멍 중 하나를 사용하여 적어도 하나의 입구 조립체를 수용하는 단계를 포함하고, 각각의 입구 조립체는 상기 동일한 하우징 구멍 중 상기 하나에 의해 수용되도록 구성된 하우징부, 및 상기 상보적으로 배치된 절연체 구멍을 충전하도록 구성된 절연체부를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은 복수의 상이한 입구 조립체 중 어느 하나를 수용하도록 작동 가능한 공통의 고정용 장치를 각각의 동일한 하우징 구멍에 제공하는 단계, 및 상보적인 공통의 고정용 장치를 각각의 입구 조립체에 제공하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 각각의 동일한 하우징 구멍은 하우징의 주면에 걸쳐서 분포되어 있다.
일 실시예에서, 본 방법은, 하우징을 통해 연장되는 적어도 하나의 다른 구멍을 하우징에 제공하고, 절연체를 통해 연장되는 적어도 하나의 상보적으로 배치된 절연체 구멍을 절연체에 제공하는 단계, 및 내부 버너 공급 기구 조립체, 파일럿 조립체, 열전쌍 조립체 및 점검창 조립체 중 적어도 하나를 상기 적어도 하나의 다른 구멍 내에 수용하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은, 하우징부를 사용하여 적어도 하나의 유체를 대응 유체 공급부로부터 수용하는 단계, 및 적어도 하나의 유체를 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 대응 출구로 이송하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은 적어도 하나의 유체를 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 복수의 출구로 이송하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은, 하우징부를 사용하여 복수의 유체를 대응하는 복수의 유체 공급부로부터 수용하는 단계, 및 복수의 유체를 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 출구로 이송하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은 대응 출구를 세정하기 위해 하우징부를 사용하여 적어도 하나의 세정 기구를 제공하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은 내부 버너 공급 기구 조립체로부터의 유체를 헤드 조립체에 결합 가능한 방사 버너의 플리넘에 분배하기 위해 하우징을 사용하여 갤러리를 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 하우징과 절연체가 함께 갤러리를 형성한다.
일 실시예에서, 본 방법은 하우징부를 갤러리를 통해 연장시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은 각각의 출구를 적어도 부분적으로 절연체부의 대응 출구 구멍을 통해 연장시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은 절연체부를 사용하여 출구를 적어도 부분적으로 둘러싸는 단계를 포함한다.
제 3 태양에 따르면, 방사 버너용 헤드 조립체의 하우징의 동일한 하우징 구멍 중 하나에 의해 수용되도록 구성된 입구 조립체가 제공되는데, 상기 입구 조립체는, 상기 동일한 하우징 구멍 중 상기 하나에 의해 수용되도록 구성된 하우징부; 및 상기 하우징에 의해 수용되는 절연체의 상보적으로 배치된 절연체 구멍을 충전하도록 구성된 절연체부를 포함한다.
일 실시예에서, 입구 조립체는 각각의 동일한 하우징 구멍의 공통의 고정용 장치에 의해 수용되도록 작동 가능한 상보적인 공통의 고정용 장치를 포함한다.
일 실시예에서, 하우징부는 적어도 하나의 유체를 대응 유체 공급부로부터 수용하도록, 그리고 적어도 하나의 유체를 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 대응 출구로 이송하도록 구성된다.
일 실시예에서, 하우징부는 적어도 하나의 유체를 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 복수의 출구로 이송하도록 구성된다.
일 실시예에서, 하우징부는 복수의 유체를 대응하는 복수의 유체 공급부로부터 수용하도록, 그리고 복수의 유체를 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 출구로 이송하도록 구성된다.
일 실시예에서, 하우징부는 대응 출구를 세정하도록 작동 가능한 적어도 하나의 세정 기구를 포함한다.
일 실시예에서, 하우징부는 내부 버너 공급 기구 조립체로부터의 유체를 헤드 조립체에 결합 가능한 방사 버너의 플리넘에 분배하기 위해 하우징에 의해 형성된 갤러리를 통해 연장되도록 구성된다.
일 실시예에서, 각 출구는 적어도 부분적으로 절연체부의 대응 출구 구멍을 통해 연장된다.
일 실시예에서, 절연체부는 출구를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된다.
추가의 구체적이고 바람직한 태양들은 첨부된 독립청구항 및 종속청구항에 기재되어 있다. 종속청구항의 특징은 독립청구항의 특징과 적절히, 그리고 청구항에 명백하게 기재된 것 이외의 조합으로 결합될 수도 있다.
어떤 장치 특징부가 어떤 기능을 제공하도록 작동 가능한 것으로 기재되어 있는 경우, 그 장치 특징부는 그 기능을 제공하는 장치 특징부 또는 그 기능을 제공하도록 구성되거나 그 기능을 제공하는데 적합한 장치 특징부를 포함하는 것으로 이해될 것이다.
이제, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하면서 추가로 기술할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 방사 버너용 헤드 조립체를 도시하는 도면,
도 2a 및 도 2b는 하나의 입구 조립체가 제거된 상태의 도 1의 헤드 조립체를 도시하는 도면,
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 입구 조립체를 도시하는 도면,
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 입구 조립체를 도시하는 도면.
개요
본 실시예에 대해 보다 상세히 논의하기 전에, 먼저 개요를 설명할 것이다. 여러 가지의 상이한 또는 동일한 입구 조립체가 내부에 수용될 수 있는 기본적인 사전 구성된(preconfigured) 구조체를 활용하는 헤드 조립체가 제공된다. 이것은 다수의 상이한 소스(source)로부터의 유출 가스 스트림을 처리 또는 저감하는데 적합하도록 용이하게 재구성될 수 있으며 또한 필요시에 유지보수를 위해 개별 입구 조립체를 제거할 수 있는 유연한 헤드 조립체 구성을 제공한다. 그러한 모듈식 접근법을 제공하면 상당한 운용상의 그리고 비용상의 장점을 얻는다.
헤드 조립체
도 1은 일 실시예에 따른 방사 버너용 헤드 조립체(개략적으로 도면부호 10으로 표기)를 도시한다. 방사 버너는 유럽 특허 공보 제 EP 0 694 735 호에 기재된 것과 같이 당해 기술 분야에서 공지되어 있다. 헤드 조립체는 3개의 메인 세트의 구성요소를 포함한다. 첫번째는 방사 버너(도시 생략)의 나머지 부분과의 결합을 위해 필요한 기계적 강도와 구성을 제공하는 금속(일반적으로 강) 하우징(20)이다. 두번째는 하우징(20) 내에 제공되는 절연체(30)인데, 이 절연체(30)는 방사 버너의 연소 챔버(도시 생략) 내로부터의 열손실을 줄이는데 도움이 될 뿐만 아니라, 하우징(20) 및 그에 결합된 부품들을 연소 챔버에서 발생된 열로부터 보호하는데도 도움이 된다. 세번째는 하우징(20)에 제공되는 일련의 동일한, 규격화된 구멍(40)(도 2a 참조)에 의해 수용되는 입구 조립체(50)이다. 이들 입구 조립체(50)는 여러 가지 유출 가스 저감 또는 처리 요건에 적합하도록 그리고 방사 버너의 기능을 보조하도록 입구들 및 출구들의 여러 가지 형상, 또는 다른 특징들을 구비할 수 있다. 그러나, 여러 가지 입구 조립체(50)의 각각은 각각의 구멍(40)과 끼워 맞춰지도록 구성된다. 이는 상이한 입구 조립체들이 필요에 따라 끼워 맞춰질 수 있는 일관적인 구성을 유지하는 유연성을 제공한다. 또한, 이러한 장치는 온전한 헤드 조립체(10)를 방사 버너의 나머지 부분으로부터 제거 또는 분해할 필요 없이 개별 입구 조립체(50)를 유지보수를 위해 제거할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예는 6개의 구멍(40) 중 대응하는 한 구멍에 각각 장착된 6개의 동일한 입구 조립체(50)를 활용한다. 그러나, 입구 조립체(50) 중 임의의 하나 또는 그 이상은 이들이 여전히 구멍(40) 내에 수용될 수 있는 한 상이한 구성을 가질 수도 있음을 이해할 것이다. 또한, 모든 구멍(40)이 유출 또는 처리 유체, 또는 다른 유체를 수용하는 입구 조립체(50)로 충전될 수 있는 것은 아니며, 구멍(40)을 완전히 충전하기 위해 블랭킹(blanking) 입구 조립체를 대신에 수용하거나, 또는 방사 버너 내의 상태를 모니터링하기 위해 계측(instrumentation) 입구 조립체 하우징 센서를 대신에 수용할 수도 있음을 이해할 것이다. 또한, 6개 초과 또는 그 미만의 구멍(40)이 제공될 수도 있고, 이들이 하우징 주위에 둘레방향으로 배치될 필요는 없으며, 이들이 대칭적으로 배치될 필요도 없음을 이해할 것이다.
도 1에서 추가로 알 수 있는 바와 같이, 예컨대 내부 버너(60A)(도 2b 참조)용 공급 기구(feed)(60), 점검창(70), 및 파일럿(75A)(도 2b 참조)용 공급 기구(75)와 같은 다른 부품들을 제공하기 위해 추가 구멍이 하우징(20)에 제공된다.
도 2a 및 도 2b는 입구 조립체 중 하나가 제거된 상태의 도 1의 헤드 조립체를 도시한다.
도 2b(헤드 조립체의 밑면을 나타냄)에서 보다 상세하게 알 수 있는 바와 같이, 절연체(30)는 구멍(40)과 정렬되는 구멍(40A)을 구비한다. 본 실시예에서는 구멍(40A)의 직경이 하우징(20)을 통해 연장되는 구멍(40)의 직경과 동일하지만, 이러한 상황일 필요는 없으며 이들이 더 작을 수도 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 장치는 동축으로(co-axially) 배열된 2개의 구멍(40, 40A)을 나타내지만, 전과 마찬가지로 이러한 상황일 필요는 없으며 이들은 축방향으로 오프셋(offset)될 수도 있음을 이해할 것이다. 그러한 배열에서는, 갤러리(아래에서 상세히 기술함)의 높이가 입구 조립체의 절연체부(아래에서 상세히 기술함)의 높이보다 더 높거나, 또는 절연체부가 하우징부(아래에서 상세히 기술함)보다 작아서 "그의 그늘 아래에" 있는 것(즉, 절연체부가 하우징부보다 반경방향으로 더 연장되지 않는 것)이 바람직할 수도 있다.
입구 조립체(50)는 예컨대 볼트(도시 생략)와 같은 적절한 고정구를 사용하여 유지되는데, 볼트는 입구 조립체의 제거를 용이하게 하기 위해 제거된다. 도 2a에서 추가로 알 수 있는 바와 같이, 하우징(20)의 하나의 내부 주면은 절연체(30)의 대향 주면으로부터 이격되어 갤러리를 형성하는데, 이 갤러리를 통해 유체가 이송될 수 있다. 본 실시예에서, 갤러리는 연료 및 산화제를 구멍(80)을 거쳐서 방사 버너의 다공 가스 버너(도시 생략)를 둘러싸는 플리넘(도시 생략)으로 이송하기 위해 내부 버너(60A)의 공급 기구(60)와 결합한다.
입구 조립체
유출 또는 처리 가스 스트림이 입구 조립체(50)의 입구(100)를 통해 제공되며, 3개의 출구(120) 각각으로 이송된다. 퇴적물을 출구(120) 내로부터 제거하는 세정 기구를 가동시키는 액추에이터(actuator)(160)가 제공된다. 입구 조립체(50)는 하우징부 및 절연체부를 포함한다. 하우징부는 대체로 금속으로 이루어지며, 입구 조립체(50)를 하우징(20)에 고정하기 위해, 그리고 유체를 공급하는 필수 도관들의 연결부를 지지하고 또한 입구 조립체(50) 내의 기구들의 작동을 보조하기 위해 필요한 기계적 강도를 제공한다. 하우징부는, 하우징과 갤러리(존재하는 경우) 내에 위치하는 구멍(40) 내에 대략 수용된다. 절연체부는 절연체(30)에 의해 제공된 구멍(40) 내에 대략 수용된다. 절연체(30)에 의해 제공된 구멍(40A)의 면과 절연체부의 외면 사이의 끼워맞춤은 열에 의한 하우징부의 손상을 방지하기에 충분할 정도로 타이트(tight)해야만 한다. 갤러리가 존재하는 경우, 절연체(30)에 의해 제공된 구멍(40A)과 절연체부 사이의 끼워맞춤이 양호할 필요가 있으며, 그렇지 않으면 갤러리를 통해 흐르는 유체의 일부가 (외부) 다공 버너를 통과하지 않고 연소 챔버 내로 직접 누출될 것이며; 이를 방지하기 위해 절연체부의 저온 단부(cold end)에 적절한 밀봉 수단이 마련되어야만 한다. 일 실시예에서, 하우징부와 절연체부 사이에 변형 가능한 구성요소가 제공되는데, 이 구성요소는 직경이 구멍(40A)보다 더 크며, 구멍(40A) 내에 변형 가능하게 수용된다. 하우징부 및 절연체부는 고정용 구멍(도시 생략) 내에 배치된 고정구(도시 생략)에 의해 함께 고정되며, 그 후에 내열성 밀봉재(temperature resistant sealant)를 사용하여 밀봉된다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 입구 조립체(50A)를 도시한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 유출 또는 처리 가스 스트림은 입구(100A)를 통해 제공되어, 적어도 하나의 처리 스트림 출구(도시 생략)로 이송된다. 공기는 공기 입구(125)를 통해 유입되며, 공기 조절 밸브(130)를 거쳐서 공기 출구(도시 생략)로 이송되는데, 공기 출구는 처리 스트림 출구를 동심으로(concentrically) 둘러싼다. 출구 내로부터 퇴적물을 제거하는 세정 기구(도시 생략)를 가동시키는 액추에이터(160A)가 제공된다. 입구 조립체(50A)는 개략적으로 도면부호(165A)로 표기된 하우징부, 및 개략적으로 도면부호(170A)로 표기된 절연체부를 포함한다. 하우징부(165A)는 대략 금속으로 이루어지며, 입구 조립체(50A)를 하우징(20)에 고정하기 위해, 그리고 유체를 공급하는 필수 도관들의 연결부를 지지하고 또한 입구 조립체(50A) 내의 기구들의 작동을 보조하기 위해 필요한 기계적 강도를 제공한다. 하우징부(165A)는, 하우징과 갤러리(존재하는 경우) 내에 위치하는 구멍(40)의 그 일부 내에 대략 수용된다. 절연체부(170A)는 절연체(30)에 의해 제공된 구멍(40A)의 그 부분 내에 대략 수용된다. 절연체(30)에 의해 제공된 구멍(40A)의 면과 절연체부(170A)의 외면 사이의 끼워맞춤은 열에 의한 하우징부(165A)의 손상을 방지하기에 충분할 정도로 타이트해야만 한다. 하우징부와 절연체부 사이에 변형 가능한 구성요소(163A)가 제공되는데, 이 구성요소(163A)는 직경이 구멍(40A)보다 더 크며, 구멍(40A) 내에 변형 가능하게 수용된다. 하우징부(165A) 및 절연체부(170A)는 고정구(도시 생략)에 의해 함께 고정된다.
입구 조립체(50A)의 단면을 도시하는 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 유출 또는 처리 가스 스트림은 입구(100A)를 통해 제공되며, 챔버(110)를 거쳐서 3개의 출구(120A) 각각으로 이송된다. 공기는 공기 입구(도시 생략)를 통해 유입되며, 공기 조절 밸브(130) 및 챔버(140)를 거쳐서 3개의 출구(150A)로 이송되는데, 이들 출구(150A)는 출구(120A)를 동심으로 둘러싼다. 액추에이터(160A)는 퇴적물을 출구(120A) 내로부터 제거하는 세정 기구(170)를 가동시킨다. 입구 조립체(50A)는 개략적으로 도면부호(165A)로 표기된 하우징부, 및 개략적으로 도면부호(170A)로 표기된 절연체부를 포함한다. 하우징부(165A) 및 절연체부(170A)는 고정용 구멍(180) 내에 배치된 고정구(도시 생략)에 의해 함께 고정되며, 그 후에 내열성 밀봉재를 사용하여 밀봉된다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 입구 조립체(50B)를 도시한다. 입구 조립체(50B)의 단면을 나타내는 도 4a에 도시된 바와 같이, 유출 또는 처리 가스 스트림은 입구(100B)를 통해 제공되며, 챔버(110B)를 거쳐서 3개의 출구(120B) 각각으로 이송된다. 출구(120B) 내로부터 퇴적물을 제거하는 세정 기구(172)를 가동시키는 액추에이터(160B)가 제공된다. 입구 조립체(50B)는 개략적으로 도면부호(165B)로 표기된 하우징부, 및 개략적으로 도면부호(170B)로 표기된 절연체부를 포함한다. 하우징부(165B)는 대략 금속으로 이루어지며, 입구 조립체(50B)를 하우징(20)에 고정하기 위해, 그리고 유체를 공급하는 필수 도관들의 연결부를 지지하고 또한 입구 조립체(50B) 내의 기구들의 작동을 보조하기 위해 필요한 기계적 강도를 제공한다. 하우징부(165B)는, 하우징과 갤러리(존재하는 경우) 내에 위치하는 구멍(40)의 그 일부 내에 대략 수용된다. 절연체부(170B)는 절연체(30)에 의해 제공된 구멍(40A)의 그 부분 내에 대략 수용된다. 절연체(30)에 의해 제공된 구멍(40A)의 면과 절연체부(170B)의 외면 사이의 끼워맞춤은 열에 의한 하우징부(165B)의 손상을 방지하기에 충분할 정도로 타이트해야만 한다. 하우징부와 절연체부 사이에 변형 가능한 구성요소(163B)가 제공되는데, 이 구성요소(163B)는 직경이 구멍(40A)보다 더 크며, 구멍(40A) 내에 변형 가능하게 수용된다. 하우징부(165B) 및 절연체부(170B)는 고정용 구멍(180B) 내에 배치된 고정구(도시 생략)에 의해 함께 고정되며, 그 후에 내열성 밀봉재를 사용하여 밀봉된다.
따라서, 반도체 폐가스의 연소는 흔히 최적의 가스 처분을 허여하기 위해 상이한 형상의 입구들을 필요로 함을 본 실시예들이 인정한다는 것을 알 수 있다. 대개, 적어도 연소 챔버 및 입구 헤드 조립체를 포함하는 시스템에서는, 제조시에 형상이 고정되어 있다. (프로세스 변화 또는 부정확한 세부사항을 받아들이기 위한) 필드 업그레이드(field upgrade)는 입구 헤드 조립체의 완벽한 대체를 수반할 수도 있다. 극단적인 경우, 비규격 부품이 제조될 필요가 있을 수도 있다.
또한, 본 실시예들은 연소 챔버를 폐쇄하는 기능(및 파일럿, 화염 관리와 같은 추가의 보조 기능)이 하나의 실질적인 조립체에 의해 수행되는 장치를 활용하는 것이 바람직할 수도 있다는 것을 인정한다. 또한, 각각의 프로세스 입구가 기능적으로 완전한 서브-조립체로서 도입될 수도 있으며, 이에 의해 시스템을 자유자재로 구성 및 재구성할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예들은, 입구 유지보수 절차를 위해, 헤드 조립체 전체가 아니라 오직 개별 입구(들)가 제거될 필요가 있을 수 있다는 것이 부수적인 장점일 수 있음을 인정한다. (평면 패널/태양광 처리에서 나타나는 고 유량 및 450mm 실리콘 웨이퍼 처리에 대해 예상되는 고 유량을 위해 설계된 시스템과 같은) 중량 부품을 구비한 대형 시스템에 관하여, 이러한 장점이 세정 처리를 급격히 단순화시킨다.
버너 시스템은 양단부에서 개방된, 예컨대 미국 특허 제 5,510,093 호에 개시된 다공 버너(이에 한정되는 것은 아님)와 같은 연소 챔버를 포함한다. 본 실시예에 따른 헤드 조립체의 금속 플랜지에 의해 상단부가 폐쇄된다. 이 플랜지에는 주조 세라믹 파이버 또는 다른 내화 물질의 라이닝이 부착되어, 열 절연체로서 기능함으로써, 금속 부품(들)을 열 손상으로부터 보호하고 버너 시스템으로부터의 열손실을 최소화한다. 이 플랜지는 파일럿 버너, 열전쌍, 점검창, 및 버너의 작동에 필요한 다른 특징부를 지지할 수도 있다. 다수의 대형 포트(port)가 플랜지 및 세라믹 절연체를 통해 절개되어, 연소 챔버 내로의 직접적인 통로를 형성한다. 이들 포트 또는 통로 내에 개별 입구 조립체가 끼워맞춰진다.
헤드 조립체는 입구 파이프, 플리넘, 및 복수의 입구 노즐을 포함하는데, 이 입구 노즐을 통해 처리 가스가 연소 챔버 내로 유입된다. 입구 플리넘의 밑면은 입구 헤드와 유사한 방식으로 세라믹 절연체와 끼워진다. 이 절연체는 입구 헤드 내의 통로를 실질적으로 충전하여, 연소 챔버로부터의 고온 가스의 방출을 방지한다. 플랜지와 플리넘 사이의 "저온" 단부에 탄성체 시일이 끼워짐으로써 조립체를 가스 밀봉되게 할 수도 있다.
오직 입구만이 처리 가스와 접촉하기 때문에, 입구와 헤드 플랜지에 대해 상이한 재료를 사용할 수도 있음을 유의해야 한다. 예컨대, 입구는 스테인리스강으로 제조되는 반면에, 헤드 플랜지는 알루미늄 합금으로 이루어질 수도 있다.
입구는 다양한 형태를 취할 수도 있는데, 예컨대, 미국 특허 제 5,510,093 호에 기재된 복수의 단순 노즐, 또는 유럽 특허 공보 제 EP 0802370 호에 기재된 바와 같이 추가 연료가 처리 가스 스트림에 사전 혼합된 상태에서 O2의 공급을 위해 배열된 동축적인 랜스(co-axial lance)를 구비한 노즐, 또는 국제 공개 공보 제 WO2006/013355 호에 기재된 바와 같이 동심 통로 및 동축 랜스를 구비한 노즐, 또는 고 H2 성분을 갖는 처리 가스의 연소를 위한 대형의 동심적인 과잉 공기 통로를 구비한 단순 노즐이다.
입구 노즐은 플러넘과 분리될 수도 있고, 또는 일체로 함께 주조될 수도 있다. 일체인 경우, 플리넘과 노즐은 요건에 따라 ANC16(인코넬 600과 동등함) 또는 ANC5(SS310과 동등함)과 같은 고온 합금으로 주조될 수도 있다.
연소 챔버의 하단부가 출구를 형성하고, 이 출구를 통해 연소 가스가 토출되어, 현재 실행되고 있는 바와 같이 예컨대 공기 냉각, 수 냉각, 습식 세정 등과 같은 추가 처리를 받는다.
본 실시예는 환상 연소 챔버를 구비한 버너에 관한 것이지만, 다른 형태의 연소기에도 동일하게 적용할 수 있음을 이해할 것이다.
입구 기능을 헤드 (연소 챔버 폐쇄) 기능과 분리하면 입구를 개별적으로 게거할 수 있게 된다는 것을 이해할 것이다. 이는 다른 입구 또는 헤드를 방해할 필요 없이 필요에 따라 임의의 입구를 끼워맞추는 선택지(option)을 부여한다.
본 명세서에서는 본 발명의 예시적인 실시예에 대해 상세히 기술했지만, 본 발명은 엄밀한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위와 그 균등물에 의해 규정되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서도 다양한 변화예 및 변형예가 당업자에 의해 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (18)

  1. 방사 버너용 헤드 조립체에 있어서,
    복수의 동일한 하우징 구멍이 관통 연장되어 있는 하우징;
    상기 하우징에 의해 수용되며, 대응하는 복수의 동일한, 상보적으로 배치된 절연체 구멍이 관통 연장되어 있는 절연체; 및
    상기 동일한 하우징 구멍 중 하나에 의해 수용되도록 구성된 적어도 하나의 입구 조립체를 포함하고,
    각각의 입구 조립체는,
    상기 동일한 하우징 구멍 중 상기 하나에 의해 수용되도록 구성된 하우징부, 및
    상기 상보적으로 배치된 절연체 구멍을 충전하도록 구성된 절연체부를 포함하는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 동일한 하우징 구멍은 복수의 상이한 입구 조립체 중 어느 하나를 수용하도록 작동 가능한 공통의 고정용 장치를 포함하며, 각각의 입구 조립체는 상보적인 공통의 고정용 장치를 구비하는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 동일한 하우징 구멍은 상기 하우징의 주면(major face)에 걸쳐서 분포되어 있는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 하우징을 통해 연장되는 적어도 하나의 다른 구멍을 포함하고, 상기 절연체는 절연체를 통해 연장되는 적어도 하나의 상보적으로 배치된 절연체 구멍을 포함하며, 상기 적어도 하나의 다른 구멍은 내부 버너 공급 기구(inner burner feed) 조립체, 파일럿(pilot) 조립체, 열전쌍 조립체 및 점검창(sight glass) 조립체 중 적어도 하나를 수용하도록 구성되는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징부는 적어도 하나의 유체를 대응 유체 공급부로부터 수용하도록, 그리고 상기 적어도 하나의 유체를 상기 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 대응 출구로 이송하도록 구성되는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징부는 상기 적어도 하나의 유체를 상기 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 복수의 출구로 이송하도록 구성되는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징부는 복수의 유체를 대응하는 복수의 유체 공급부로부터 수용하도록, 그리고 상기 복수의 유체를 상기 방사 버너의 연소 챔버에의 공급을 위한 출구로 이송하도록 구성되는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징부는 대응 출구를 세정하도록 작동 가능한 적어도 하나의 세정 기구를 포함하는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 내부 버너 공급 기구 조립체로부터의 유체를 상기 헤드 조립체에 결합 가능한 상기 방사 버너의 플리넘(plenum)에 분배하도록 작동 가능한 갤러리(gallery)를 형성하는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 절연체가 함께 상기 갤러리를 형성하는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 하우징부는 상기 갤러리를 통해 연장되도록 구성되는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 출구는 적어도 부분적으로 상기 절연체부의 대응 출구 구멍을 통해 연장되는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연체부는 상기 출구를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는
    방사 버너용 헤드 조립체.
  14. 헤드 조립 방법에 있어서,
    복수의 동일한 하우징 구멍이 관통 연장되어 있는 하우징을 제공하는 단계;
    대응하는 복수의 동일한, 상보적으로 배치된 절연체 구멍이 관통 연장되어 있는 절연체를 상기 하우징에 의해 수용하는 단계; 및
    상기 동일한 하우징 구멍 중 하나를 사용하여 적어도 하나의 입구 조립체를 수용하는 단계를 포함하고,
    각각의 입구 조립체는 상기 동일한 하우징 구멍 중 상기 하나에 의해 수용되도록 구성된 하우징부, 및 상기 상보적으로 배치된 절연체 구멍을 충전하도록 구성된 절연체부를 포함하는
    헤드 조립 방법.
  15. 방사 버너용 헤드 조립체의 하우징의 동일한 하우징 구멍 중 하나에 의해 수용되도록 구성된 입구 조립체에 있어서,
    상기 동일한 하우징 구멍 중 상기 하나에 의해 수용되도록 구성된 하우징부; 및
    상기 하우징에 의해 수용되는 절연체의 상보적으로 배치된 절연체 구멍을 충전하도록 구성된 절연체부를 포함하는
    입구 조립체.
  16. 헤드 조립체에 있어서,
    첨부 도면과 관련하여 상기에 기재한 바와 같은
    헤드 조립체.
  17. 헤드 조립 방법에 있어서,
    첨부 도면과 관련하여 상기에 기재한 바와 같은
    헤드 조립 방법.
  18. 입구 조립체에 있어서,
    첨부 도면과 관련하여 상기에 기재한 바와 같은
    입구 조립체.
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