JPH08178225A - 燃焼装置用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良した炎形状をもつノズルを提供すること
にある。 【解決手段】 複数本の細管を有する束９を、管８内に
配置してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼装置用ノズル
に関するものであり、例えば、拡散炉の石英管式バーナ
ーのためのインゼクターノズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】そのようなノズルは、米国特許第4 680
008 号明細書から既知である。インゼクターノズルは、
広くした端部分をもつ石英管を有し、燃焼室内に位置す
る。このインゼクターノズルを通じて、水素（H₂）を燃
焼室内に導入する。それと同時に、インゼクターノズル
を部分的に取り囲んださらに離れた石英管を通じて、酸
素（O₂）を燃焼室内に導入する。燃焼プロセスにおいて
は、燃焼室内で水蒸気（H₂O ）が生成する。そのような
装置は、種々の半導体プロセスにおける酸化物層を生成
するための半導体製造に使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、改良した炎形状をもつノズルを提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の燃焼装置用ノズルは、複数本の細管からな
る束を、管内に配置する。

【０００５】既知の装置では、炎は、その直径と比較し
てその長さが非常に長く、ノズルの出口開口に接近して
非常に大きな熱を有するのに対して、本発明に従う装置
の炎は、大幅に短くなりかつ比較的大きな直径を有す
る。既知の装置では、インゼクターノズルのわずかな調
整不良によって、例えば、ノズルの出口部分が時間の経
過とともに溶融するという結果を生じることになり、従
って、炎は、燃焼室の内壁と接触し、そこが再結晶化す
る。ノズル開口及び燃焼室の内壁での再結晶化は、燃焼
室内の粒子数をかなり増加させることになり、これは、
半導体製造ではまさに避けるべきことである。本発明に
従う装置では、インゼクターノズルの臨界的な調整が余
分になり、これに加えて、再結晶による粒子の生成も大
幅に減少する。本発明では、ノズルからの水素の出口速
度が比較的大きいので、炎は、同じガス流速とすれば、
従来技術のノズルと比較してノズル出口開口からある距
離をおいた位置でのみ高熱を有するので、ノズルは、ほ
とんど溶融せず、よって、かなり長く使用することがで
きる。

【０００６】本発明の実施例では、細管と管が石英製で
ある。このことによって、燃焼中一般に行われている温
度で、燃焼室に到達するノズル自身からの異質な粒子の
数が最小にすることができ、かつ、製品品質を、特に半
導体製造においては、できるかぎり高くすることができ
る。

【０００７】本発明の他の実施例では、細管と管との間
で確実な接合を達成するため、細管は、互いに溶融させ
かつ管内で溶融させる。本発明の他の実施例では、細管
の長手方向軸線を、相互に平行にしかつ管の長手方向軸
線と平行にする。この配置は、管束の困難な製造を単純
化にするという利点がある。加えて、水素のノズルから
の吹き出し方向は、前記炎の形状になるように、それに
よって有利に画定される。他の実施例では、細管と管を
直円筒形状にすることによって、製造をより一層単純化
することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に従う燃焼装置用ノズルの
実施例について図面を参照しながらより詳細に説明す
る。図１は、石英管式燃焼室１を示したものであり、こ
の燃焼室１は、その一端である、室１内で発生する水蒸
気のための出口２で狭くなっている。インゼクターノズ
ル４をもつインゼクター３は、前記燃焼室１の他端に配
置してある。水素は、供給進路５とインゼクターノズル
４を通過して燃焼室１内に入り、この水素自身は、より
離れた供給進路６とインゼクター３を通過して供給され
前記ノズルの周りの環状開口１３を通って燃焼室１内に
流れ込む酸素と燃焼室１内で混合される。前記燃焼室１
の外側に位置するヒーター部材（図示せず）で燃焼室１
を加熱し、その結果として、水素と酸素の混合ガスが燃
焼室１内で燃焼し、かつ、水蒸気が生じる。炎７は、ほ
ぼ図１に示す形状を有する。

【０００９】図２は、ノズル４をもつインゼクター３の
一部の断面を示したものである。このノズル４は管８を
有し、この管８の直径よりも実質的に小さい複数本の細
管の束９を、例えば溶融して(fused) 、管８内に固着配
置する。前記細管は、相互に平行であり、互いに溶融し
て(fused) 束９を形成し、また、各細管は、管８の形状
と同様に直円筒形状を有する。円錐部分１０は、例えば
溶接することによって管８に接合し、これによって、ノ
ズル４を水素供給進路５と連結する。インゼクター３
は、相互に接合した２個の管１１及び１２を有し、管１
１とノズル４の管８との間に残る、狭い環状開口１３を
通じて、燃焼室１内に酸素を送り込む。

【００１０】複数本の細管を有する束９は、インゼクタ
ーノズル４の正面図である図３にはっきりと示されてい
る。束９が少なくとも２５本の細管を有する場合には、
前述した利点が、特に高い程度で達成される。

【００１１】図示した本発明の実施例では、炎７の長さ
と直径の比は、最も太い箇所でおよそ４：１であり、こ
れに対して、既知の装置における炎の長さと直径の比
は、およそ６０：１であることが知られている。本発明
に従う装置では、炎７がノズル４の出口に対し直接的に
は燃焼しないので、再結晶によってノズル４からそれ自
身が分離して、燃焼室１に入る粒子の数は、比較的小さ
くなる。さらに、ノズル４が短期間の作動ですぐに調整
不良となり、これによって、既知の装置のように、炎７
が燃焼室１の内壁に触れ、かつ、そこに再結晶によって
粒子が発生するのを防止することができる。

【００１２】ノズル４の溶融は非常にゆっくりと進行す
るので、ノズル４は、おおむね３回よりも比較的長く使
用できる。最終的に、比較的少ない粒子の数の結果とし
て、製品品質が改良される。

【００１３】インゼクターノズル４は、管８が最適に満
たされるように、細管を管８内の長手方向に挿入するこ
とによって製造する。その後、細管は、加熱プロセスで
管８内で溶融させ、互いに溶融させ、これと同時に、管
８が所望の外径に達するまで、束９と管８を引き伸ば
す。図示した実施例では、直径が１．５ｍｍの約５０本
の細管を、直径が２０ｍｍの管８に挿入し、管８が、１
６．５ｍｍの外径になるまで引き伸ばした。最終的に、
長さ約８ｍｍの部分を、ノズル４から分離させて、円錐
管部分１０と溶接する。

【００１４】そのようなノズルは、半導体製造を行う拡
散炉で使用するが、有害ガスを用いる燃焼装置のような
択一的な適用についても、非常に高い燃焼温度をこのノ
ズルで達成するため考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】拡散炉用のバーナーを示した線図である。

【図２】インゼクターノズルの断面図である。

【図３】図２のインゼクターノズルの正面図である。

【符号の説明】

1 燃焼室 2 水蒸気用出口 3 インゼクター 4 インゼクターノズル 5 （水素の）供給進路 6 （酸素の）供給進路 7 炎 8 管 9 束 10 円錐部分 11, 12 管 13 環状開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルベルト マースエムデン ドイツ連邦共和国 22457 ハンブルク クラウス ナン シュトラーセ 116 (72)発明者 ウベ ノイマン ドイツ連邦共和国 22049 ハンブルク アルター タイヒベーク 171

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の細管からなる束（９）を、管
   （８）内に配置してなることを特徴とする燃焼装置用ノ
   ズル（４）。
2. 【請求項２】 前記細管（９）と管（８）は、石英製で
   ある請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記細管（９）は、互いに溶融させかつ
   管（８）内で溶融させてなる請求項１又は２に記載の装
   置。
4. 【請求項４】 前記細管（９）の長手方向軸線は、相互
   に平行でありかつ管（８）の長手方向軸線と平行である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記細管（９）と管（８）は、直円筒形
   状を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 【請求項６】 管（８）に複数本の細管（９）を満た
   し、そして前記細管（９）と管（８）を、加熱し、管
   （８）が所望外径に縮径するまで引き伸ばすことを特徴
   とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置の製造
   方法。