TW202113276A - 用於一減量裝置之入口總成 - Google Patents

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安德魯 詹姆士 希利
伊恩 大衛 史東
當肯 麥可 普萊斯
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Abstract

本發明係關於一種用於一減量裝置之入口總成及一種方法。該入口總成用於一減量裝置，且包括：一入口噴嘴，其界定：一非圓形入口孔，其可與一入口導管耦合以提供用於由該一減量裝置處理之廢氣流；至少一個出口孔；及一噴嘴鑽孔，其沿著一縱軸在該非圓形入口孔與該出口孔之間延伸，以將該廢氣流自該非圓形入口孔輸送至該出口孔以遞送至該減量裝置之一處理室，該噴嘴鑽孔界定：一入口部分，其從該非圓形入口孔延伸；一分流結構，其經定位於該入口部分之下游，且經組態以將該廢氣流分離成至少一對廢氣流；及一出口部分，其延伸至該出口孔，且經組態以輸送該對廢氣流至該一減量裝置之該處理室。依此方式，藉由該入口總成生成或產生多個廢氣流，此有助於改良該減量裝置之效能，尤其在低流速下。

Description

用於一減量裝置之入口總成
本發明係關於一種用於一減量裝置之入口總成及一種方法。
已知諸如電漿減量裝置、電減量裝置之減量裝置及輻射燃燒器且其等通常用於處理來自例如半導體或平板顯示製造產業中所使用之一製造程序之廢氣流。在此製造期間，殘餘全氟化合物(PFC)及其他化合物存在於自程序工具泵浦之廢氣流。PFC難以自廢氣移除且其等釋放至環境中係非所要的，此係因為已知其等具有相對高溫室活動。
已知輻射燃燒器使用燃燒以自廢氣流移除PFC及其他化合物。通常，廢氣流係含有PFC及其他化合物之氮氣流。燃氣與廢氣流混合，且氣流混合物經輸送至一燃燒室中，該燃燒室藉由一多孔氣體燃燒器之出口表面橫向包圍。燃氣及空氣同時供應至多孔燃燒器，以影響出口表面處之無焰燃燒，其中通過多孔燃燒器之空氣量不僅要消耗供應至燃燒器之燃氣，而且消耗注入至燃燒室中之氣流混合物中之所有可燃物。在電漿減量裝置及電減量裝置中使用類似技術。
存在於廢氣流中之化合物之範圍及該廢氣流之流特性可隨著程序工具而改變，且因此燃氣及空氣以及需要引入至輻射燃燒器中之其他氣體或流體之範圍亦將改變。
儘管存在用於處理廢氣流之技術，其等各具有其等自身缺點。因此，期望提供用於處理一廢氣流之改良技術。
根據一第一態樣，提供一種用於一減量裝置之入口總成，該入口總成包括：一入口噴嘴，，其界定：一非圓形入口孔，其可與一入口導管耦合以提供用於由該一減量裝置處理之廢氣流；至少一個出口孔；及一噴嘴鑽孔，其沿著一縱軸在該非圓形入口孔與該出口孔之間延伸以將該廢氣流自該非圓形入口孔輸送至該出口孔以遞送至該減量裝置之一處理室，該噴嘴鑽孔界定：一入口部分，其從該非圓形入口孔延伸；一分流結構，其定位於該入口部分之下游且經組態以將該廢氣流分離成至少一對廢氣流；及一出口部分，其延伸至該出口孔且經組態以輸送該對廢氣流至該一減量裝置之該處理室。
第一態樣認知，一減量裝置之入口總成中之入口噴嘴之形狀及組態可對該減量裝置之效能具有顯著影響。儘管現有噴嘴可具有足夠效能(尤其在較高流速下)，但其等效能可降低(尤其在較低流速下)。因此，提供一減量裝置入口總成。該入口總成可包括一入口噴嘴或導管。該入口噴嘴可具有不同於圓形入口孔之入口孔，其可與提供待由減量裝置處理之廢氣流之一導管或軟管耦合。入口亦可具有一或多個出口孔，其可將廢氣流遞送至減量裝置之一處理室。該入口噴嘴可包括一或多個噴嘴鑽孔，其沿著入口噴嘴之長度從入口孔延伸至一或多個出口孔。該噴嘴鑽孔可具有從入口孔延伸或鄰近入口孔延伸之一入口部分或區域。該噴嘴鑽孔可具有定位於入口部分之下游或鄰近入口部分之一分流或堰結構。該分流結構可將廢氣流分離、劃分或分隔成一個以上廢氣流。該噴嘴鑽孔亦可具有一出口部分，該出口部分在分流結構與出口孔之間延伸且將廢氣流輸送至出口孔以在減量裝置之處理室中處理廢氣流。以此方式，藉由入口總成生成或產生多個廢氣流，此有助於改良減量裝置之效能，尤其在低流速下。此係因為廢氣處理機制通常依賴於輻射燃燒器內之擴散程序；燃燒副產物需要擴散至廢氣流中以便執行減量反應。換言之，燃燒副產物需要從廢氣流之一外表面擴散直至廢氣流中，且接著在廢氣流離開輻射燃燒器之前與廢氣流反應。無法完全擴散至廢氣流中降低此減量功效。與等效單個廢氣流相比，藉由從進入噴嘴之廢氣流產生多個單獨廢氣流提供減小之距離，擴散反應需沿著該距離發生。而且，即使在低流速下，亦可由入口噴嘴產生多個廢氣流。
在一項實施例中，分流結構經組態以將廢氣流分離成在分流結構之任一側流動之廢氣流對。因此，分流結構可通過分流結構之介入而產生廢氣流。分流結構之存在將廢氣流分離以便減少再混合及最小化各廢氣流之大小。
在一項實施例中，分流結構定位於噴嘴鑽孔之中心。將分流結構定位在中心可有助於提供不對稱且均勻流至處理室中，並最大化廢氣流之分離。
在一項實施例中，分流結構經組態以將廢氣流分離成在噴嘴鑽孔之一表面附近流動之廢氣流對。在噴嘴鑽孔之表面附近產生廢氣流亦有助於廢氣流之分離。
在一項實施例中，入口噴嘴界定單個噴嘴鑽孔，其從非圓形入口孔延伸至出口孔，其中分流結構定位於出口孔中。因此，入口噴嘴可具備容置分流結構之單個單一或單體噴嘴鑽孔。
在一項實施例中，分流結構經組態以將噴嘴鑽孔分成一對噴嘴鑽孔。因此，分流結構可將噴嘴鑽孔分離成兩個或更多個下游噴嘴鑽孔。
在一項實施例中，該入口噴嘴界定從非圓形入口孔延伸至分流結構之單個噴嘴孔，以及從分流結構延伸至一對出口孔之噴嘴鑽孔對。因此，該入口噴嘴可在其入口處具有單個鑽孔，該鑽孔延伸至分流結構，但接著具有從分流結構延伸至對應兩個或更多個出口孔之一對噴嘴鑽孔。
在一項實施例中，該入口噴嘴界定經由分流結構從單個噴嘴鑽孔至該對噴嘴鑽孔之成角度過渡。因此，在單個噴嘴鑽孔與該對噴嘴鑽孔之間可發生平滑過渡。
在一項實施例中，該入口噴嘴具有在廢氣流之一主要流動方向上延伸的縱向長度，且該分流結構減小噴嘴鑽孔沿縱軸之一橫截面積。因此，分流結構之存在可導致噴嘴之橫截面積之減小、降低或限制，此增加廢氣流之流量。
在一項實施例中，該分流結構未定位成比縱向長度之約20%更接近於非圓形入口孔。
在一項實施例中，該分流結構經塑形以呈現經定向具有相對於縱軸之橫向分量之一表面。因此，該分流結構可具有跨噴嘴鑽孔之寬度之一部分延伸之一部分。
在一項實施例中，該表面相對於縱軸定向在大約20º至70º之間。因此，該表面可經定向以達成所需廢氣流之特性。
在一項實施例中，該表面係平面及彎曲之至少一者。因此，可對表面塑形以達成所需廢氣流之特性。
在一項實施例中，該分流結構經塑形以呈現一對表面，該等表面圍繞縱軸及橫向於縱軸延伸之噴嘴鑽孔之長軸及短軸之至少一者鏡像。因此，該分流結構可關於入口噴嘴之一中心軸線對稱。
在一項實施例中，該非圓形入口孔係長形及/或大體上四邊形狹槽及/或長圓形。
在一項實施例中，該入口總成包括定位在分流結構之上游的擋板，該擋板界定一擋板孔，與鄰近該擋板之噴嘴鑽孔之橫截面積相比，擋板孔之橫截面積減小。
根據一第二態樣，提供一種方法，該方法包括：在用於一減量裝置之一入口總成處接收一廢氣流，該入口總成包括界定可與一入口導管耦合以提供由減量裝置處理之廢氣流之一非圓形入口孔之一入口噴嘴、至少一個出口孔及沿一縱軸在該非圓形入口孔與出口孔之間延伸之一噴嘴鑽孔，噴嘴鑽孔界定從該非圓形入口孔延伸之一入口部分、定位於該入口部分之下游之一分流結構及延伸至該出口孔之一出口部分；將來自非圓形入口孔之廢氣流輸送至分流結構；用分流結構將廢氣流分離成至少一對廢氣流，並將該對廢氣流輸送至該至少一個出口孔以遞送至該減量裝置之一處理室。
在第二態樣之實施例中，提供對應於第一態樣之實施例之特徵。
在隨附獨立技術方案及從屬技術方案中陳述進一步特定及較佳態樣。從屬技術方案之特徵可視情況且以不同於技術方案中明確闡述之組合之組合與獨立技術方案之特徵組合。
在將裝置特徵描述為可操作以提供一功能之情況下，應了解，此包括提供該功能或經調適或組態以提供該功能之一裝置特徵。
在更詳細論述實施例之前，首先將進行概述。實施例提供一燃燒器入口總成。該燃燒器入口總成包括一分隔結構或堰，該分隔結構或堰將經接收廢氣流分離成多個分離廢氣流以遞送至一減量裝置之處理室中。分流器之存在有助於即使在低流速下亦維持分離廢氣流。與一等效單個廢氣流相比，此減少需沿其發生擴散反應之距離，從而改量減量效能(尤其在低流速下)。
儘管以下實施例描述輻射燃燒器之使用，但應了解，入口總成可與數個不同燃燒器(例如，紊流火焰燃燒器或電加熱氧化劑)之任一者一起使用。輻射燃燒器在此項技術中係眾所周知的，諸如在EP 0 694 735中所描述。頭部總成
圖1及圖2繪示根據一項實施例之與一輻射燃燒器總成100耦合之一頭部總成10。在此實例中，輻射燃燒器總成100係具有一內燃燒器130及一外燃燒器110之一同心燃燒器(儘管其他配置係可能的)。燃料及氧化劑之一混合物係經由充氣部外殼120內之一充氣部(未展示)供應至外燃燒器110，且係經由一導管(未展示)供應至內燃燒器130。
頭部總成10包括三組主要部件。第一組主要部件係一金屬(通常為不銹鋼)外殼20，其提供與輻射燃燒器總成100耦合之所需機械強度及組態。第二組主要部件係一絕緣體30，其係設置在外殼20內且有助於減少自經界定於輻射燃燒器總成100之內燃燒器130與外燃燒器110之間之一燃燒室內的熱損耗，並保護外殼20及經耦合至其之品項免受在燃燒室內產生之熱的影響。第三組主要部件係入口總成60，其將一噴嘴接納在一空隙50中，並由經設置於外殼20中的一系列相同標準化孔40(參見圖2)接納。此配置使個別入口總成60能夠被移除以進行維護，而無需從輻射燃燒器總成100之剩餘部分移除或拆卸整個頭部總成10。
圖1中所示的實施例利用五個相同入口總成60，各入口總成被安裝在一對應孔40內，第六孔經展示為空。應當了解，並非每個孔40皆可被填充有一入口總成60，該入口總成60經由其噴嘴接收流出或程序流體或其他流體，且可替代地接收盲注入口總成以完全填充孔40，或可替代地接收容置感測器之一儀器入口總成，以便監測輻射燃燒器內之條件。而且，應了解，可提供大於或小於六個之孔40，此等孔不必圍繞外殼圓周定位，且其等亦不必經對稱地定位。
如在圖1及圖2中亦可見，在外殼20中提供額外孔，以便提供其他品項，例如觀察鏡70及導桿75A。
入口總成60具備一絕緣體，以保護入口總成60之結構免受燃燒室之影響。入口總成60使用諸如(例如)螺栓(未展示)之適當配件來保持，該等配件經移除以便促進入口總成之移除，且此等亦由絕緣體(未展示)保護。噴嘴具有一或多個出口孔及一擋板部分，如以下更詳細說明。入口噴嘴 - 第一實施例
圖3係根據一項實施例之通過一入口噴嘴200A之一橫截面圖。入口噴嘴200A關於圖3中所示之橫截面圖鏡像。入口噴嘴200A配裝至空隙50中，空隙50通常經塑形以適合其外表面。入口噴嘴200A包括一入口孔210A、一出口孔220A及沿縱軸A在入口孔210A與出口孔220A之間延伸之一噴嘴鑽孔230A。在此實例中，噴嘴鑽孔230A具有一長圓形橫截面。長圓形包括藉由切向於其等端點之平行線連接之兩個半圓。因此，入口噴嘴形成一扁平管，該扁平管具有平行主面及半圓柱形接合面。界定噴嘴鑽孔230A之外壁沿縱軸A具有一均勻橫截面。
在噴嘴鑽孔230A內提供一分流器240A。分流器240A從噴嘴鑽孔230A之兩個內部主面並在其等之間延伸。特定言之，分流器240A呈現從噴嘴鑽孔230A之主表面豎起之一彎曲表面且經塑形以分割通常沿縱軸A行進之廢氣流，從而產生在噴嘴鑽孔230A之圓形部分附近流動之兩個流。分流器240A之彎曲表面從一中心位置延伸朝向噴嘴鑽孔230A之彎曲部分，從而形成圖3中之橫截面中所示之拱形結構，其等前緣表面經形成為一大致圓柱形凹部。
在操作中，廢氣流透過入口孔210A引入且通常沿縱軸A的方向行進。廢氣流被分割成兩個廢氣流，其中一廢氣流在分流器240A的任一側上通過且通常作為一對廢氣流離開出口孔220A。入口噴嘴 - 第二實施例
圖4係根據一項實施例之通過一入口噴嘴200B之一橫截面圖。入口噴嘴200B與上述入口噴嘴相同，但具有不同形狀的分流器240B。分流器240B從噴嘴鑽孔230B之兩個內部主面且在其等之間延伸。特定言之，分流器240B由從噴嘴鑽孔230B之主要內部表面豎起之一對平坦表面形成，且經塑形以分割通常沿縱軸A行進之廢氣流，從而產生在噴嘴鑽孔230B之圓形部分附近流動至兩個流。分流器240B之平坦表面自一中心位置延伸朝向噴嘴鑽孔230B之彎曲部分，從而形成圖4中之橫截面中所示之一倒V形結構，其前緣表面形成為一對大致平坦的表面。
在操作中，廢氣流透過入口孔210B引入且通常沿縱軸A的方向行進。廢氣流被分割成兩個廢氣流，其中一個廢氣流在分流器240B的任一側上通過且通常作為一對廢氣流離開出口孔220B。入口噴嘴 - 第三實施例
圖5A及5B繪示根據一項實施例之一入口噴嘴200C。此實施例與圖3之實施例相同，惟分流器240C沿縱軸A之方向延伸至出口孔220C、220D的位置，且已移除噴嘴鑽孔230C之主表面的部分(其係冗餘的)除外。因此，在此實施例中，入口噴嘴200C具有一個入口孔210C及兩個出口孔220C、220D。
在操作中，廢氣流係透過入口孔210C引入，且通常沿縱軸A的方向行進。廢氣流被分成兩個廢氣流，其中一個通過分流器240C的任一側上，且作為一對廢氣流離開兩個出口孔220C、220D。
應了解，可改變分流器240A、240B、240C之位置以適應流動條件。若進入入口孔210、210A、210B之廢氣流的流量不均勻或不對稱，則可在橫向於縱軸A之軸上調整分流器240A、240B、240C之位置以產生一對對稱廢氣流。而且，可改變分流器240A、240B、240C之位置以更改距入口孔210A、210B、210C之距離以避免任何高紊流區域。而且，將了解，可改變分流器240A、240B、240C之該對表面之形狀及角度，以適應流動條件。擋板
在實施例中，如圖6中所繪示，一擋板250經定位於分流結構240、240A、240B之上游。擋板250可係設置在噴嘴鑽孔230A、230B、230內、入口孔210A上，或(如繪示)與入口噴嘴200A、200B、200C耦合之一耦合件260中。
因此，可見實施例提供一細分狹縫噴嘴。與現有噴嘴相比，此配置在低流速下增強效能。特定言之，儘管一些現有噴嘴可提供良好減量效能(尤其在較高流速下)，但實施例將該效能擴展到較低流速。
通常，在實施例中，噴嘴由耐熱且耐化學腐蝕的金屬合金(例如ANC16)構成。噴嘴藉由鑄造程序(例如脫蠟鑄造)簡便地形成。噴嘴之入口呈長圓形孔之形式，其在50 mm中心上的內部寬度為16 mm。此形式通常在總長度的大約25%處繼續平行。此後，在中央部分形成堰或分流器，以促使流採用兩個分開流。在一項實施例中，堰使得噴嘴具有兩個分開出口。此等出口可為圓形。其等可在與長圓形入口相同之中心。在其他實施例中，堰朝向噴嘴(其保持與入口相同之長圓形形式)之排放端延伸更大或更小距離。堰可呈人字形之形式且可為平邊或可為輻射式。
儘管在本文中已參考附圖詳細揭示本發明之闡釋性實施例，但應了解，本發明不限於精確實施例，且熟習此項技術者可在不脫離如藉由隨附發明申請專利範圍及其等效物所定義質本發明之範疇進行各種改變及修改。
10:頭部總成 20:外殼 30:絕緣體 40:孔 50:空隙 60:入口總成 70:觀察鏡 75A:導桿 100:輻射燃燒器總成 110:外燃燒器 120:充氣部外殼 130:內燃燒器 200A:入口噴嘴 200B:入口噴嘴 200C:入口噴嘴 210A:入口孔 210B:入口孔 210C:入口孔 220A:出口孔 220B:出口孔 220C:出口孔 230A:噴嘴鑽孔 230B:噴嘴鑽孔 230C:噴嘴鑽孔 240A:分流器 240B:分流器 240C:分流器 250:擋板 260:耦合件
參考附圖，現將進一步描述本發明之實施例，其中： 圖1及圖2繪示根據一項實施例之與一輻射燃燒器總成耦合之一頭部總成； 圖3係根據一項實施例之通過一入口噴嘴之橫截面圖； 圖4係根據一項實施例之通過一入口噴嘴之橫截面圖； 圖5A及5B繪示根據一項實施例之一入口噴嘴；及 圖6繪示定位於入口噴嘴之上游之一擋板。
40:孔
50:空隙
60:入口總成
70:觀察鏡
75A:導桿
130:內燃燒器

Claims (15)

  1. 一種用於一減量裝置之入口總成，該入口總成包括： 一入口噴嘴，其界定 一非圓形入口孔，其可與一入口導管耦合以提供用於由該一減量裝置處理之廢氣流， 至少一個出口孔及 一噴嘴鑽孔，其沿著一縱軸在該非圓形入口孔與該出口孔之間延伸，以將該廢氣流自該非圓形入口孔輸送至該出口孔以遞送至該減量裝置之一處理室，該噴嘴鑽孔界定 一入口部分，其從該非圓形入口孔延伸， 一分流結構，其經定位於該入口部分之下游，且經組態以將該廢氣流分離成至少一對廢氣流及 一出口部分，其延伸至該出口孔，且經組態以輸送該對廢氣流至該一減量裝置之該處理室。
  2. 如請求項1之入口總成，其中該分流結構經組態以將該廢氣流分離成在該分流結構之任一側流動之該對廢氣流。
  3. 如請求項1或2之入口總成，其中該分流結構係定位於該噴嘴鑽孔內之中心。
  4. 如任一前述請求項之入口總成，其中該分流結構經組態以將該廢氣流分離成在該噴嘴鑽孔之一表面附近流動之該對廢氣流。
  5. 如任一前述請求項之入口總成，其中該入口噴嘴將該噴嘴鑽孔定義為該非圓形入口孔延伸至該出口孔之一單個噴嘴鑽孔，該分流結構係定位於該單個噴嘴鑽孔中。
  6. 如任一前述請求項之入口總成，其中該分流結構經組態以將該噴嘴鑽孔分隔成一對噴嘴鑽孔。
  7. 如請求項6之入口總成，其中該入口噴嘴界定自該非圓形入口孔延伸至該分流結構之一單一噴嘴鑽孔，及自該分流結構延伸至一對該等出口孔之該對噴嘴鑽孔。
  8. 如請求項6或7之入口總成，其中該入口噴嘴界定經由該分流結構自該單個噴嘴鑽孔至該對噴嘴鑽孔之一成角度過渡。
  9. 如任一前述請求項之入口總成，其中該入口噴嘴具有在該廢氣流之一主要流動方向上延伸之一縱向長度，且該分流結構減小該噴嘴鑽孔沿著該縱軸之一橫截面積。
  10. 如請求項9之入口總成，其中該分流結構被定位成不比該縱向長度之20%更接近於該非圓形入口孔。
  11. 如任一前述請求項之入口總成，其中該分流結構經塑形以呈現經定向具有相對於該縱軸之一橫向分量之一表面。
  12. 如請求項11之入口總成，其中該表面係以下至少一者： 相對於該縱軸經定向於20º至70º之間；及 平坦及彎曲之至少一者。
  13. 如請求項11或12中任一項之入口總成，其中該分流結構經塑形以呈現關於該縱軸及橫向於該縱軸延伸之該噴嘴鑽孔之一長軸及一短軸之至少一者鏡像的一對該等表面。
  14. 如任一前述請求項之入口總成，其包括經定位於該分流結構之上游之一擋板，該擋板界定一擋板孔，相較於鄰近該擋板之該噴嘴鑽孔之橫截面積，該擋板孔具有一減小橫截面積。
  15. 一種方法，其包括： 在用於一減量裝置之一入口總成處接收一廢氣流，該入口總成包括界定可與一入口導管耦合以提供由該減量裝置處理之該廢氣流之一非圓形入口孔之一入口噴嘴、至少一個出口孔，及沿一縱軸在該非圓形入口孔與該出口孔之間延伸之一噴嘴鑽孔，該噴嘴鑽孔界定從該非圓形入口孔延伸之一入口部分、經定位於該入口部分之下游之一分流結構，及延伸至該出口孔之一出口部分； 將來自該非圓形入口孔之該廢氣流輸送至該分流結構； 用該分流結構將該廢氣流分離成至少一對廢氣流；及 將該對廢氣流輸送至該至少一個出口孔以遞送至該減量裝置之一處理室。
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