TWI695152B - 烘箱、用於將氣體分佈於烘箱的排出噴嘴板、及操作烘箱的方法 - Google Patents

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Abstract

揭示了烘箱、用於將氣體分佈於烘箱的排出噴嘴板及操作烘箱的方法。示例性烘箱包括：用於加熱氣體的加熱系統、基板加熱容積和充氣部，該充氣部包含：側壁，該側壁具有形成在該側壁中的複數個通道，該充氣部經配置以將經加熱氣體從該等複數個通道引導至該基板加熱容積中，形成在該充氣部中的該等複數個通道中的每一者具有各自的漸縮橫截面形狀。

Description

烘箱、用於將氣體分佈於烘箱的排出噴嘴板、及操作烘箱的方法
本申請案係於2015年10月27日提出申請之美國專利申請案第14/923,931號「DISCHARGE NOZZLE PLATE FOR CENTER-TO-ENDS FIBER OXIDATION OVEN（用於中央至末端的纖維氧化烘箱的排放噴嘴板）」之部份連續案，該案主張於2014年11月7日提出申請之美國臨時專利申請案第62/076,746號「DISCHARGE NOZZLE PLATE FOR CENTER-TO-ENDS FIBER OXIDATION OVEN（用於中央至末端的纖維氧化烘箱的排放噴嘴板）」之優先權之利益。美國專利申請案第14/923,931號和美國臨時專利申請案第62/076,746號的全部內容以引用方式併入本文。
本發明係關於烘箱、藉由烘箱用於氣體分佈的排出噴嘴板、及操作烘箱的方法。
氧化烘箱通常用於從前驅物（例如丙烯酸，瀝青或纖維素纖維）生產碳纖維。一種常見的處理方法涉及通過一或更多個氧化烘箱連續地拉製前驅物材料的纖維片段。
每個氧化烘箱包含各自的氧化腔室，在各自的氧化腔室中發生纖維片段的氧化。每一纖維片段可作為碳纖維前驅物被引入第一氧化烘箱中，隨後在作為經氧化纖維片段離開最終氧化烘箱之前多次通過每一氧化烘箱。滾筒架和張緊器用於通過烘箱的氧化腔室抽出纖維片段。每一氧化烘箱藉由循環的熱氣流將片段加熱到接近大約300℃的溫度。
此種烘箱的一個實例是明尼蘇達州明尼阿波利斯的迪斯派奇工業公司（Despatch Industries，Minneapolis，Minn）提供的Despatch碳纖維氧化烘箱（Despatch Carbon Fiber Oxidation Oven）。此種烘箱的描述可以參見共同轉讓的美國專利第4,515,561號。'561專利中描述的烘箱是「中央至末端」氧化烘箱。在中央至末端的氧化烘箱中，熱氣從腔室的中央供應到烘箱的氧化腔室，並流向腔室的末端。
通常，此種的中央至末端氧化烘箱包括位於腔室中央的中央供應結構。中央供應結構包括彼此上下堆疊的複數個供應氣充氣部（plenum）。在堆疊的供應充氣部之間提供間隙以使纖維片段能夠在充氣部之間通過。每一充氣部包含經由該充氣部之一端或兩端接收經加熱空氣的管道結構。每個充氣部包括在相應管道結構的相對側壁中的每一者中形成的孔陣列。此處此孔陣列亦被稱為「噴嘴」。每個充氣部被配置為接收經加熱空氣，並且將加經加熱氣體以大致水平和平行的氣流之方式從噴嘴導引向氧化腔室的兩端。
此種噴嘴通常形成在一對相對薄的金屬片中，該對相對薄的金屬片形成充氣部結構的側壁。此處該等金屬片亦被稱為「噴嘴片」。第1圖至第2圖圖示在噴嘴片100中形成有噴嘴102的習知噴嘴片100的一個實例的一部分。
噴嘴片100通常小於四分之一英吋厚，並且由鋁或適用於烘箱的相似材料製成。通常藉由對片材進行穿孔而使噴嘴102形成在每一噴嘴片100中。
考量到此種噴嘴片相對薄並且在片中有大量的噴嘴，通常在每一噴嘴片的外表面上層疊一片六角蜂窩材料，以便加強薄噴嘴片並幫助控制離開噴嘴之空氣的角度方向，使該空氣以更均勻和平行的流離開噴嘴。第3圖圖示六角蜂窩材料片104的一部分，且第4圖圖示放置在第1圖和第2圖中所圖示噴嘴片100的外表面上的六角蜂窩材料104。
然而，將六角形材料片中的開口與薄噴嘴片中的對應噴嘴精確對準可為困難的。六角形材料的開口與噴嘴片中的噴嘴未對準可導致離開噴嘴的空氣以較不均勻和較不平行的流的方式離開噴嘴。並且，向每一充氣部增加兩片六角形材料增加了製造和組裝每一充氣部的成本。
一個實施例涉及用於加熱纖維的烘箱。烘箱包含供應結構，該供應結構佈置在烘箱內，在烘箱的第一末端和第二末端之間。該供應結構包含彼此上下堆疊的複數個充氣部，其間具有間隙。充氣部與加熱系統流體連接。至少一個充氣部包含至少一個側壁，該至少一個側壁包含在該至少一個側壁中形成的複數個通道，該至少一個充氣部經配置以將經加熱氣體的至少一部分從該等複數個通道引導到烘箱的內部中。形成在所述至少一個充氣部中的複數個通道中的每一者具有各自的漸縮橫截面形狀。
另一個實施例涉及使用烘箱加熱纖維的方法。該方法包含以下步驟：將經加熱氣體供應到佈置在烘箱內部中的供應結構。該供應結構包含彼此上下堆疊的複數個充氣部，其間具有間隙。該方法還包含以下步驟：引導經加熱氣體的至少一部分從形成在至少一個充氣部的至少一個側壁中的通道進入烘箱內部中，該等通道具有漸縮的橫截面形狀。
第5圖至第7圖圖示可使用下述的噴嘴板的氧化烘箱500的一個示例性實施例。然而，應理解，下述的噴嘴板可以用於其他氧化烘箱。
第5圖至第7圖中所圖示的氧化烘箱500適用於使用上述類型的氧化製程來製造碳纖維。例如，第5圖至第7圖中所圖示的氧化烘箱500的示例性實施例可用於如本發明所述技術領域中具有通常知識者所熟知的使用一個或多個烘箱的氧化製程（例如在堆疊配置中）。
本發明所述技術領域中具有通常知識者將認識到，為了簡潔和清楚起見，在附圖和以下描述中省略了用於氧化烘箱的各種習知特徵。此種特徵的實例包括但不限於用於調節烘箱500內的氣體流動的擋板、管道、葉片、通風口及類似物；前庭（vestibules）和排氣特徵以減少不期望的處理氣體排放到周圍環境中；以及（或）絕緣體、百葉窗以及其他熱特徵來提高烘箱500的熱效率。應當理解的是，第5圖至第7圖中所圖示的示例性氧化烘箱500可以包括此種特徵。
在第5圖至第7圖中所圖示的示例性實施例中，氧化烘箱500包含：烘箱腔室502，纖維片段在該腔室502中進行氧化。在此示例性實施例中，以複數個壁界定烘箱腔室502。界定氧化腔室502的壁包括：頂壁504、底壁506、沿著腔室502之各自側面512與514的兩個側壁508與510，以及位於腔室502之各自末端520與522處的兩個端壁516與518。在端壁516與518的每一者中形成用於纖維之各自的入口。每一入口係由複數個槽口所形成，該等複數個槽口在腔室502的第一與第二側面512與514之間延伸，且由氧化烘箱500加熱的纖維片段通過該等複數個槽口而被取出。可用習知方式形成入口與槽口。
烘箱500亦包含加熱系統524。加熱系統524係用於供應經加熱氣體至腔室502中。在此示例性實施例中，所使用之氣體係環境空氣。
可以各樣方式實現加熱系統524。在第5圖至第7圖中所圖示的示例性實施例中，以如下方式實現加熱系統524：使用至少一個加熱器526（圖示於第7圖中）、用於抽取通過加熱器526氣體的鼓風機528（圖示於第7圖中）以及用於給鼓風機528供電的馬達530。可以各樣方式實現每一加熱器526。例如，可使用一或更多個加熱元件以實現每一加熱器526。再者，可使用間接氣體加熱器、電子加熱器或以上之組合來實現每一加熱器526。可用其他方式來實現每一加熱器526。
可例如使用一或更多個適合的控制器（諸如比例-積分-微分（PID）控制器）來控制加熱系統524。
烘箱500包括：供應結構532，該供應結構532位於腔室502內部，在腔室502的末端520與522之間。在第5圖至第7圖中所圖示的示例性實施例中，烘箱500係中央至末端氧化烘箱，在該烘箱中氣體係從氧化腔室502中央被供應往腔室502的末端520與522。在此示例性實施例中，供應結構532係位於腔室502的內部中，位於或接近腔室502中央，在末端520與522之間，且此處亦稱為「中央供應結構」532。
在第5圖至第7圖中所圖示的示例性實施例中，中央供應結構532包含：複數個供應充氣部(plenum)534，該等複數個供應充氣部534彼此上下堆疊，其間具有間隙。
中央供應結構532在第8圖中更詳細地示出。在堆疊的供應充氣部534之間提供間隙536(如第8圖所示)，以使得纖維片段能夠在充氣部534之間通過。
關於充氣部534的更多細節在下文結合第9圖至第13圖的描述來提供。
充氣部534在該等充氣部534之一個末端或兩個末端處與供應管道538(第6圖和第7圖中所圖示)流體連接，以接收來自加熱系統524的加熱氣體。在第5圖至第7圖中所圖示的示例性實施例中，每一充氣部534經配置以經由該充氣部534的一個末端接收經加熱空氣(儘管應該理解，在其他實施例中，每一充氣部經由該充氣部之兩個末端接收經加熱空氣)。
供應管道538可以適當地漸縮或設置有可調節的槽口或其他特徵(未示出)，以調節流動的經加熱氣體，使得離開充氣部534的經加熱氣體的速度基本均勻。
每一烘箱500亦包括：在氧化腔室502內的兩個返回結構540。一個返回結構540位於第一端壁516附近，且另一個返回結構540位於第二端壁518附近。返回結構540之每一者包括：複數個返回通道，每一返回通道彼此上下堆疊並定位成大致對應於中央供應結構532的對應的充氣部534的位置。在返回通道之間設置間隙，以使得纖維片段能夠在返回通道之間通過。
每一返回結構540的返回通道經配置以接收從中央供應結構532朝向返回結構540引導的氣體的至少一部分。亦就是說，每一返回結構540接收從中央供應結構532中的充氣部534的一側朝向返回結構540引導的氣體。
返回管道542係用於在每一返回結構540和加熱系統524之間建立流體連接。以此種方式，由返回結構540接收的經加熱氣體的至少一部分被引導回加熱系統524，以如上所述被加熱並經由供應導管538供應到充氣部534。
在第5圖至第7圖中所圖示的示例性實施例中，返回管道542位於腔室502的壁內。然而，應當理解，可以用其他方式實現返回管道542（例如，經由將返回管道542的至少一部分設置在腔室502的壁的外面）。
此處在結合第5圖至第7圖中所描述的示例性實施例中，充氣部534中之每一者如第9圖至第13圖中所圖示地實施。每一充氣部534在充氣部534的第一末端900處被供應有經加熱氣體。經加熱氣體從供應管道538供應。
每一充氣部534的橫截面通常是矩形的，並且在腔室502的側壁508和510之間水平延伸，但是與腔室502的側壁508和510隔開。如第10圖所圖示，每一充氣部534具有形成在充氣部534的側壁904中的通道902。該等通道902在本文中亦被稱為「噴嘴」902。在此示例性實施例中，以如下方式實現每一充氣部534的每一側壁904：使用如下面結合第10圖至第12圖更詳細描述的板（並且該等板在本文中亦被稱為「噴嘴板」904）。
在每個噴嘴902的噴嘴板904中形成的通道具有入口開口908（如第12圖與第13圖所示）以及出口開口910（如第12圖至第13圖所示），供應到充氣部534的空氣進入該入口開口908，被供應的空氣從該出口開口910排出，並被排出到烘箱500的腔室502之中。用於噴嘴902的出口開口910面向腔室502的各自的端部520和522。
噴嘴902延伸於充氣部534的整個寬度。噴嘴902被構造和配置，以將接收到的經加熱氣體的流動以大致水平和平行的經加熱氣體流引導向氧化腔室502的末端520和522。氣體流沿著通過氧化腔室502的該部分的每一纖維片段而被引導。
每一充氣部534包括一或更多個擋板906，該等擋板906佈置在充氣部534的內部中，在充氣部534的噴嘴板904之間。在此示例性實施例中，擋板906配置成V形，如第9圖所圖示，其中V形的尖端部分位於末端900附近，經加熱氣體在該末端900處被供應到充氣部534。擋板906的此種V形配置通常被設計成以均勻的方式將接收到的經加熱氣體的流動引導出噴嘴902。
第10圖示出了在充氣部534的噴嘴板904之一中形成的噴嘴902。在此示例性實施例中，以相同的方式在兩個噴嘴板904中形成噴嘴502（儘管僅圖示噴嘴板904之一的噴嘴902）。第11圖更詳細地示出了第10圖中所圖示的噴嘴板904的一部分。第12圖是第11圖中所圖示的噴嘴板904的部分的剖面圖。第13圖是第12圖中所圖示的噴嘴902之一的詳細視圖。
噴嘴902可以形成在噴嘴板904中，例如藉由鑽孔和加工噴嘴902的通道和（或）藉由使用鑄造製程來生產具有噴嘴902之通道的噴嘴板904，該等噴嘴902形成在噴嘴板904中。噴嘴902可以以其他方式形成在噴嘴板904中。
如第12中所圖示，在此示例性實施例中，噴嘴板904比習知的多孔噴嘴片厚得多。例如，噴嘴板904可以具有大於0.25英吋的厚度。噴嘴板904可以由鋁或適用於烘箱的類似材料製成。
並且，每一噴嘴902在噴嘴板904中形成有圓形開口（如第11圖所圖示）並具有漸縮橫截面形狀（如第12圖至第13圖所示）。每一噴嘴902的漸縮橫截面形狀具有入口開口908，該入口開口908比每一噴嘴902的對應出口開口910大。
在此示例性實施例中，每一噴嘴902的漸縮橫截面形狀包含：漸縮部分912，該漸縮部分912從噴嘴902的入口開口908延伸噴嘴板904的至少一部分寬度。每一噴嘴902亦包括從漸縮部分912的末端延伸到噴嘴904的出口開口910的直線部分914。
供應到每一充氣部534的空氣將傾向於平行於充氣部534的側壁904行進。然而，當空氣穿過充氣部534時，空氣與擋板906相互作用，結果，至少一部分空氣在空氣穿過充氣部534時被引導至每個噴嘴902的入口開口908。
在此示例性實施例中，每一噴嘴902的漸縮部分912具有沿著入口開口908的彎曲或傾斜的邊緣916。彎曲的或傾斜的邊緣916幫助使流過噴嘴902的空氣進入該噴嘴902。每個噴嘴的漸縮部分912逐漸地重新引導進入噴嘴902的空氣，而每一噴嘴902的直線部分914穩定並對齊空氣，使得空氣以均勻流的形式流出噴嘴902的出口開口910。
通過不使用此種六角蜂窩材料片，可以避免將每片六角形材料中的開口與薄多孔噴嘴片中的相應噴嘴精確對準的困難任務，以及可能由於任何此種未對準而產生的問題。而且，藉由不向充氣部534添加兩片六角蜂窩材料，可以減少製造和組裝每一充氣部534的成本。
並且，在不使用六角蜂窩材料片的情況下，與較厚的噴嘴板904結合的噴嘴902的漸縮橫截面形狀幫助離開噴嘴902的空氣以更均勻且平行的空氣流的方式離開噴嘴902。
此外，藉由不使用多孔片，可以在降低的靜壓下實現所得到的空氣流的相同程度的均勻性。
並且，藉由不使用六角蜂窩材料片，噴嘴902的出口開口910的形狀和配置無需容納層疊在噴嘴板904上的六角蜂窩材料中的開口。
第14圖係藉由與經加熱氣體接觸來加熱纖維的方法1400的示例性實施例的流程圖。此處描述的第14圖中所圖示的方法1400的實施例，係使用上面結合第5圖至第13圖描述的氧化烘箱500和噴嘴板904的示例性實施例來實現。然而，應該理解，可以用其他方式實現其他實施例。
方法1400包含以下步驟：將經加熱氣體供應到設置在烘箱500內部中的供應結構532，其中供應結構532包含：彼此上下堆疊的複數個充氣部534，其間具有間隙536（方框1402）。在此示例性實施例中，經加熱氣體從加熱系統528經由供應管道538供應到每一充氣部534。
方法1400還包含以下步驟：將經加熱氣體的至少一部分從至少一個充氣部534的至少一個側壁904中形成的噴嘴902引導到烘箱502的內部中，其中噴嘴902具有漸縮橫截面形狀（方框1404）。經加熱氣體從噴嘴902流出，以大致水平和平行的氣流之方式，沿著穿過氧化腔室502的該部分的每一纖維片段旁邊，朝向氧化腔室502的末端520和522。
在此示例性實施例中，經加熱氣體的至少一部分被引導到噴嘴902的入口開口908中，並且經加熱氣體的至少一部分從噴嘴902的出口開口910被引導到烘箱500的內部中。並且，在此實例中，被引導到噴嘴902的入口開口908中的經加熱氣體的至少一部分沿著沿入口開口908形成的彎曲或傾斜的邊緣916被引導並進入噴嘴902的漸縮部分912中。此外，在此實例中，從噴嘴902的出口開口910被引導到烘箱500內部中的經加熱氣體的至少一部分在被排放到烘箱500內部中之前被引導到噴嘴902的直線部分914。
上述實施例僅為示例性且並非意欲限制。
應理解，噴嘴902的漸縮橫截面形狀可以以其他方式實現。第15圖圖示了可用於上述充氣部534中的噴嘴1502的一個替代性漸縮橫截面形狀。除了下面描述的以外，噴嘴1502與上述結合第9圖至第13圖所描述的噴嘴902大致相同。
在此示例性實施例中，噴嘴1502的漸縮部分1512從噴嘴1502的入口開口1508延伸到噴嘴1502的出口開口1510，並且不包括直線部分。並且，如同上面結合第9圖至第14圖所描述的實施例一樣，每一噴嘴1502的漸縮部分1512具有沿入口開口1508的彎曲或傾斜的邊緣1516。
可使用其他的漸縮橫截面形狀。
在上述示例性實施例中，每一充氣部534從單側被供應經加熱氣體。然而，在其他實施例中，中央供應結構中的充氣部從兩側被供應氣體。
而且，在上述示例性實施例中，所有噴嘴的橫截面形狀是相同的。然而，在其他實施例中，情況並非如此，且噴嘴的尺寸和形狀可以在給定的充氣部內依不同噴嘴而變化，並且可以在給定的供應結構內依不同充氣部而變化。並且，在上述示例性實施例中，每一充氣部圖示為具有兩個側壁，其中兩個側壁都具有形成在該等兩個側壁中的具有如上所述漸縮橫截面形狀的噴嘴。然而，不一定是此種情況（例如，只有其中一個側壁可以具有形成在該側壁中的具有如上所述漸縮橫截面形狀的噴嘴）。此外，在上述示例性實施例中，中央供應結構中的每一充氣部具有相同的配置和設計。然而，情況不一定如此，並且反之，包括在中央供應結構中的一或更多個充氣部可以具有不同於包括在中央供應結構中的一或更多個其他充氣部的配置和（或）設計。
第16圖圖示提供通過基板加熱容積1602的穩定氣流的另一個示例性烘箱1600。第16圖中的示例性烘箱1600使用與上述噴嘴相似或相同的噴嘴。烘箱1600可對於外部氣流為關閉的或密封的。替代如第5圖至第7圖的示例性烘箱500中的將碳纖維加熱，示例性烘箱1600可以加熱和（或）以將氣流提供給放置在基板加熱容積1602中的靜止物體。
烘箱1600包括基板加熱容積1602，加熱系統1604和充氣部1608。充氣部1608包括定位在充氣部1608和基板加熱容積1602之間的側壁1610。因此，側壁1610亦是基板加熱容積1602的側壁。側壁1610具有形成在側壁1610中的通道1612，以允許經加熱氣體1606從充氣部1608流至基板加熱容積1602。充氣部1608將經加熱氣體1606從複數個通道1612引導至基板加熱容積1602之中。在充氣部1608中形成的每一通道1612具有各自的漸縮橫截面形狀。側壁1610和通道1612大致上均勻地分配氣體通過基板加熱容積1602。
經加熱氣體1606可被引導在基板加熱容積1602中的一或更多個基板1616之上，或觸擊基板加熱容積1602中的一或更多個基板1616。在圖示的實例中，在基板加熱容積中有多層基板1616，並且經加熱氣體1606從側壁1610流至基板1616之上。
第17圖圖示示例性側壁1610和通道1612。通道1612的實例如第11圖、第12圖、第13圖和（或）第15圖所圖示而成形。如第17圖所示，通道1612使用一或更多個重複圖案分佈在側壁1610上。該一或更多個重複圖案可包括通道1612在側壁1610上的配置，以最佳化經加熱氣體在基板加熱中的加載區域上的分佈。當在本文中使用時，經加熱氣體的「最佳化分佈」是指具有基本上相同的可操作表面上的空氣通過量和(或)基本上相同量的由裝置消散至空氣流中的熱量。在一些實例中，當體積在±15%內時，認為氣流體積基本相同。在一些實例中，當散熱量在±15%內時，兩個或更多個級別的散熱基本相同。
回到第16圖，基板加熱容積1602亦包括與充氣部1608相對的返回結構1614。返回結構1614將經加熱氣體1606的至少一部分引導出基板加熱容積1602。返回結構1614將經加熱氣體的至少一部分到引導到加熱系統。
如以上參照第11圖、第12圖、第13圖和第15圖所述，示例性側壁1610中的通道1612之每一者包括各自的入口開口908和各自的出口開口910。一或更多個通道1612可具有從入口開口908延伸的漸縮部分912。一或更多個通道1612亦可包括沿著入口開口908的彎曲或傾斜的邊緣916。在一些實例中，一或更多個通道1612包括從入口開口908延伸的錐形漸縮部分912和從漸縮部分912的末端延伸到出口開口910的直線部分914。
在一些實例中，側壁1610具有其中沒有通道的部分，該部份可位於具有通道的其他部分之間。例如，缺少通道1612的部分可位於基板1616所處的位置(例如，垂直齊平於基板1616的水平面)。側壁1610可具有具有第一通道1612的第一部分、具有第二通道1612的第二部分以及不具有通道1612的第一部分和第二部分之間的第三部分。
如第16圖所示，充氣部1608從充氣部1608的氣體輸入位置1618向充氣部的相對末端漸縮。側壁1610經配置以：以基本上均勻的體積從通道1612輸出經加熱氣體1606。在操作期間，示例性加熱系統1604控制充氣部1608的靜態壓力，以在側壁1610的面上提供基本上均勻的氣流量。在一些實例中，加熱系統1604（例如經由風扇）在整個側壁1610上將充氣室1608保持在至少0.3英吋水柱之靜壓。在一些其他實例中，加熱系統1604（例如，經由風扇）在整個側壁1610上將充氣室1608保持至少0.5英吋水柱之靜壓。
在一些實例中，烘箱1600還在返回結構1614和加熱系統1604之間設置有冷卻旋管或其他氣體冷卻系統。
已描述眾多實施例。然而，將理解的是，在不脫離所請發明之精神和範疇的情況下，可以對所描述的實施例進行各種修改。 示例性實施例
實例1包括用於加熱纖維的烘箱，該烘箱包括：供應結構，該供應結構佈置在烘箱內，在烘箱的第一末端和第二末端之間，該供應結構包含彼此上下堆疊的複數個充氣部，其間具有間隙，其中充氣部與加熱系統流體連接；其中至少一個充氣部包含至少一個側壁，該至少一個側壁包含在該至少一個側壁中形成的多個通道，該至少一個充氣部經配置以將經加熱氣體的至少一部分從該等複數個通道引導到烘箱的內部中；並且其中形成在至少一個充氣部中的複數個通道中的每一者具有各自的漸縮橫截面形狀。
實例2包括實例1的烘箱，其中形成在至少一個充氣部的至少一個側壁中的通道之每一者包含各自的入口開口和各自的出口開口。
實例3包括實例2的烘箱，其中，對於至少一個通道，各自的入口開口大於各自的出口開口。
實例4包括實例2至實例3中任一實例的烘箱，其中形成在至少一個充氣部的至少一個側壁中的至少一個通道包含從各自的入口開口延伸的漸縮部分。
實例5包括實例4的烘箱，其中該至少一個包括漸縮部分的通道進一步包含沿著各自入口開口的彎曲或傾斜的邊緣。
實例6包括實例2至實例5中任一個的烘箱，其中形成在至少一個充氣部的至少一個側壁中的至少一個通道包含從各自的入口開口延伸的漸縮部分，以及從錐形部分的一末端延伸到各自出口開口的直線部份。
實例7包括實例1至實例6中任一個的烘箱，其中蜂窩材料不被放置在至少一個充氣部的外表面上。
實例8包括實例1至實例7中任一個的烘箱，其中至少一個側壁厚度為至少0.25英吋。
實例9包括使用烘箱加熱纖維的方法，該方法包含以下步驟：將經加熱氣體供應到佈置在烘箱內部中的供應結構，該供應結構包含彼此上下堆疊的複數個充氣部，其間具有間隙；以及引導經加熱氣體的至少一部分從形成在至少一個充氣部的至少一個側壁中的通道進入烘箱內部中，該等通道具有漸縮的橫截面形狀。
實例10包括實例9的方法，其中引導經加熱氣體的至少一部分從通道進入烘箱內部中之步驟包含以下步驟：將經加熱氣體的至少一部分引導至該通道的入口開口中；以及將經加熱氣體的至少一部分從該通道的出口開口導入該烘箱的內部中。
實例11包括實例10的方法，其中，對於該通道中的至少一者，各自的入口開口大於各自的出口開口。
實例12包括實例10至實例11中任一個的方法，其中該通道中的至少一者包含從各自的入口開口延伸的漸縮部分。
實例13包括實例10至實例12中任一個的方法，其中引導經加熱氣體的至少一部分至該通道的入口開口中之步驟包含以下步驟：引導經加熱氣體的至少一部分沿著沿該通道的入口開口形成的彎曲或傾斜的邊緣。
實例14包括實例10至實例13中任一個的方法，其中引導經加熱氣體的至少一部分至該通道的入口開口中之步驟包含以下步驟：將至少一部分加熱氣體引導到該通道的漸縮部分中。
實例15包括實例10至實例14中任一個的方法，其中引導經加熱氣體的至少一部分從該通道的出口開口至烘箱內部中之步驟包含以下步驟：在將經加熱氣體排出到烘箱內部中之前，引導經加熱氣體的至少一部分進入該等通道的直線部分中。
實例16包括烘箱，包含：用於加熱氣體的加熱系統；基板加熱容積；以及包括其中形成有複數個通道的側壁的充氣部。充氣部經配置以將經加熱氣體從複數個通道引導至基板加熱容積中，並且形成在充氣部中的複數個通道中的每一者具有各自的漸縮橫截面形狀。
實例17包括實例16的烘箱，其中基板加熱容積包括與充氣部相對的返回結構，以將經加熱氣體的至少一部分引導出基板加熱容積。
實例18包括實例17的烘箱，其中返回結構用於將經加熱氣體的至少一部分引導至加熱系統。
實例19包括實例16至實例18的任一個的烘箱，其中複數個通道使用一或更多個重複圖案而分佈在側壁上。
實例20包括實例19的烘箱，其中，一或更多個重複圖案包含在側壁上的通道配置，以最佳化經加熱氣體在基板加熱容積中的加載區域上的分佈。
實例21包括實例16至實例20的任一個的烘箱，其中，側壁包含具有第一通道的第一部分和具有第二通道的側壁的第二部分，側壁包含在側壁的第一部分和側壁的第二部分之間的第三部分，側壁的第三部分不具有用於引導經加熱氣體的通道。
實例22包括實例16至實例21的任一個的烘箱，其中形成在充氣部的側壁中的通道之每一者包含各自的入口開口和各自的出口開口。
實例23包括實例22的烘箱，其中形成在充氣部的側壁中的至少一個通道包含從各自的入口開口延伸的漸縮部分。
實例24包括實例23的烘箱，其中包含漸縮部分的至少一個通道還包含沿著各自入口開口的彎曲或傾斜的邊緣。
實例25包括實例12至實例24的任一個的烘箱，其中形成在充氣部的側壁中的通道中的至少一者包含從各自的入口開口延伸的漸縮部分和從漸縮部分的末端延伸到各自的出口開口的直線部分。
實例26包括實例16至實例25的任一個的烘箱，其中充氣部從充氣部的氣體輸入位置向充氣部的相對末端漸縮。
實例27包括實例26的烘箱，其中側壁被配置為以基本均勻的體積輸出來自複數個通道的氣體。
實例28包括實例16至實例27的任一個的烘箱，並且還包含空氣循環器，該空氣循環器被配置為在與基板加熱區域相對的整個側壁上產生至少0.3英吋水柱之靜壓。
實例29包括實例16至實例27的任一個的烘箱，並且還包含空氣循環器，該空氣循環器被配置為在與基板加熱區域相對的整個側壁上產生至少0.5英吋水柱之靜壓。
實例30是一種用於在烘箱中加熱基板的方法，包含以下步驟：將經加熱氣體供應到佈置在烘箱內部中的供應結構，該供應結構包含充氣部；以及經由形成在充氣部的側壁中的通道將經加熱氣體的至少一部分引導至烘箱內部中的基板加熱容積，該等通道具有漸縮橫截面形狀。
實例31包括實例30的方法，其中將經加熱氣體的至少一部分經由通道引導至基板加熱容積中之步驟包含以下步驟：將經加熱氣體的至少一部分引導至該等通道的入口開口中；以及將經加熱氣體的至少一部分從該等通道的出口開口導入基板加熱容積中。
實例32包括實例31的方法，其中將經加熱氣體的至少一部分引導至該等通道的入口開口中之步驟包含以下步驟：引導經加熱氣體的至少一部分沿著沿該等通道的入口開口形成的彎曲或傾斜的邊緣。
實例33包括實例31的方法，其中將經加熱氣體的至少一部分引導至該等通道的入口開口中之步驟包含以下步驟：將至少一部分加熱氣體引導到該等通道的漸縮部分中。
實例34包括實例31的方法，其中將經加熱氣體的至少一部分從該等通道的出口開口引導至基板加熱容積中之步驟包含以下步驟：在將經加熱氣體排出至基板加熱容積中之前，將經加熱氣體的至少一部分引導至該等通道的直線部分中。
實例35包括實例30至實例34的任一個的方法，並進一步包含以下步驟：經由返回結構將經加熱氣體的至少一部分從基板加熱容積再循環至充氣部。
實例36包括實例30至實例35的任一個的方法，其中將經加熱氣體的至少一部分經由通道引導到基板加熱容積中的步驟包含以下步驟：將經加熱氣體的至少一部分引導到側壁上的通道的一或更多個重複圖案。
實例37包括實例30至實例36的任一個的方法，其中將經加熱氣體的至少一部分經由通道引導到基板加熱容積中的步驟包含以下步驟：將經加熱氣體的至少一部分以基本上均勻的體積引導通過通道。
儘管已經參照某些方式描述了本發明的方法和(或)系統，但是本發明所屬技術領域中具有通常知識者將會理解，可以進行各種改變並且可以替換均等物而不背離本方法和(或)系統的範疇。另外，在不脫離本揭示之範疇的情況下，可以進行眾多修改以使特定的情況或材料適應於本揭示的教導。因此，本方法和(或)系統不限於所揭示的特定實施方式。相反地，本方法和(或)系統 將包括落在隨附權利要求範疇內的所有實施方式，無論是在字義上還是在均等論下。
10
12
100:噴嘴片
102:噴嘴
104:六角蜂窩材料片
500:氧化烘箱
502:腔室
504:頂壁
506:底壁
508:側壁
510:側壁
512:側面
514:側面
516:端壁
518:端壁
520:末端
522:末端
524:加熱系統
526:加熱器
528:鼓風機
530:馬達
532:供應結構
534:充氣部
536:間隙
538:供應管道
540:返回結構
542:返回管道
900:末端
902:通道
904:側壁(噴嘴板)
906:擋板
908:入口開口
910:出口開口
912:漸縮部分
914:直線部分
916:邊緣
1400:方法
1402:方框
1404:方框
1502:噴嘴
1508:入口開口
1510:出口開口
1512:漸縮部分
1516:邊緣
1600:烘箱
1602:基板加熱容積
1604:加熱系統
1606:經加熱氣體
1608:充氣部
1610:側壁
1612:通道
1614:返回結構
1616:基板
1618:氣體輸入位置
第1圖圖示習知噴嘴片的一個實例的一部分。
第2圖是第1圖圖示的噴嘴片的截面圖。
第3圖圖示一片六角蜂窩材料的一部分。
第4圖圖示第3圖的六角蜂窩材料，該六角蜂窩材料放置在第1圖和第2圖中所圖示的噴嘴片的外表面上。
第5圖是烘箱的一個示例性實施例的透視圖。
第6圖是第5圖中所示的烘箱的透視圖，其中頂壁從烘箱之腔室移除。
第7圖是第5圖中所圖示的烘箱的橫截面平面圖。
第8圖圖示第5圖中圖示的烘箱的中心供應結構的細節。
第9圖是供應充氣部的一個示例性實施例的橫截面平面圖。
第10圖是第9圖中圖示的供應充氣部的一個側壁的側視圖。
第11圖更詳細地圖示第10圖中圖示的側壁的一部分。
第12圖是第11圖中圖示的側壁的該部分的剖面圖。
第13圖是第12圖中圖示的噴嘴之一的詳細視圖。
第14圖是藉由與經加熱氣體接觸來加熱纖維的方法的示例性實施例的流程圖。
第15圖圖示一種替代的漸縮橫截面噴嘴形狀。
第16圖圖示提供穿過基板加熱容積的穩定氣流的另一示例性烘箱。
第17圖圖示示例性側壁和通道。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
500‧‧‧氧化烘箱
504‧‧‧頂壁
506‧‧‧底壁
508‧‧‧側壁
510‧‧‧側壁
512‧‧‧側面
514‧‧‧側面
516‧‧‧端壁
518‧‧‧端壁
520‧‧‧末端
522‧‧‧末端
524‧‧‧加熱系統
530‧‧‧馬達

Claims (24)

  1. 一種烘箱，包含：用於加熱氣體的一加熱系統；一基板加熱容積；和一充氣部(plenum)，該充氣部包含：一側壁，該側壁具有形成在該側壁中的複數個通道，該充氣部經配置以將經加熱氣體從該等複數個通道引導至該基板加熱容積中，形成在該充氣部中的該等複數個通道中的每一者具有一各自的漸縮橫截面形狀，其中該等複數個通道經配置以將該經加熱氣體引導至該基板加熱容積中使得該經加熱氣體觸擊該基板加熱容積中的一或更多基板。
  2. 如請求項1所述之烘箱，其中該基板加熱容積包含：與該充氣部相對的一返回結構，以將該經加熱氣體的至少一部分引導出該基板加熱容積。
  3. 如請求項2所述之烘箱，其中該返回結構用於將該經加熱氣體之該至少一部分引導至該加熱系統。
  4. 如請求項1所述之烘箱，其中該等複數個通道使用一或更多個重複圖案來分佈在該側壁上。
  5. 如請求項4所述之烘箱，其中該一或更多個重複圖案包含：在該側壁上的該等通道之一配置，以 最佳化該經加熱氣體在該基板加熱容積中的一加載區域上的該分佈。
  6. 如請求項1所述之烘箱，其中該側壁包含：具有第一通道的一第一部分和具有第二通道的該側壁的一第二部分，該側壁包含：在該側壁的該第一部分和該側壁的該第二部分之間的一第三部分，該側壁的該第三部分不具有用於引導該經加熱氣體的通道。
  7. 如請求項1所述之烘箱，其中形成在該充氣部的該側壁中的該等通道之每一者包含：一各自的入口開口和一各自的出口開口。
  8. 如請求項7所述之烘箱，其中形成在該充氣部的該側壁中的至少一個該等通道包含：從該各自的入口開口延伸的一漸縮部分。
  9. 如請求項8所述之烘箱，其中包含該漸縮部分的該至少一個該等通道還包含：沿著該各自入口開口的一彎曲或傾斜的邊緣。
  10. 如請求項7所述之烘箱，其中形成在該充氣部的該側壁中的該等通道中的至少一者包含：從該各自的入口開口延伸的一漸縮部分和從該漸縮部分的一末端延伸到該各自的出口開口的一直線部分。
  11. 如請求項1所述之烘箱，其中該充氣部從該充氣部的一氣體輸入位置向該充氣部的一相對末端 漸縮。
  12. 如請求項11所述之烘箱，其中該側壁被配置為以一基本均勻的體積輸出來自該等複數個通道的該氣體。
  13. 如請求項1所述之烘箱，還包含：一空氣循環器，該空氣循環器被配置為在與該基板加熱容積相對的整個該側壁上產生至少0.5英吋水柱之靜壓。
  14. 如請求項1所述之烘箱，其中該烘箱對於外部氣流為關閉的或密封的。
  15. 一種烘箱，包含：用於加熱氣體的一加熱系統；一基板加熱容積；一充氣部(plenum)，該充氣部包含一側壁，該側壁具有形成在該側壁中的複數個通道，該充氣部經配置以從該等複數個通道引導經加熱氣體致該基板加熱容積中，形成在該充氣部中的該等複數個通道中的每一通道具有一各自的漸縮橫截面形狀；及一空氣循環器，該空氣循環器被配置為在與該基板加熱容積相對的整個該側壁上產生至少0.3英吋水柱之靜壓。
  16. 一種用於在一烘箱中加熱一基板的方法，包含以下步驟： 將經加熱氣體供應到佈置在該烘箱之一內部中的一供應結構，該供應結構包含一充氣部；以及經由形成在該充氣部的一側壁中的通道將經該加熱氣體的至少一部分引導至該烘箱之該內部中的一基板加熱容積，該引導步驟乃藉由在與該基板加熱容積相對的整個該側壁上產生至少0.3英吋水柱之靜壓，該等通道具有漸縮橫截面形狀。
  17. 如請求項16所述之方法，其中將該經加熱氣體的至少該部分經由該等通道引導至該基板加熱容積中之步驟包含以下步驟：將該經加熱氣體的至少該部分引導至該等通道的入口開口中；以及將該經加熱氣體的至少該部分從該等通道的出口開口引導至該基板加熱容積中。
  18. 如請求項17所述之方法，其中將該經加熱氣體的至少該部分引導至該等通道的該等入口開口中之步驟包含以下步驟：引導該經加熱氣體的至少該部分沿著彎曲或傾斜的邊緣，該彎曲或傾斜的邊緣沿該等通道的該等入口開口形成。
  19. 如請求項17所述之方法，其中將該經加熱氣體的至少該部分引導至該等通道的該等入口開口中 之步驟包含以下步驟：將該經加熱氣體的該至少該部分引導到該等通道的漸縮部分中。
  20. 如請求項17所述之方法，其中將該經加熱氣體的至少該部分從該等通道的該等出口開口引導至該基板加熱容積中之步驟包含以下步驟：在將該經加熱氣體排出至該基板加熱容積中之前，將該經加熱氣體的該至少該部分引導至該等通道的直線部分中。
  21. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：經由一返回結構將經該加熱氣體的該至少該部分從該基板加熱容積再循環至該充氣部。
  22. 如請求項16所述之方法，其中將該經加熱氣體的至少該部分經由該等通道引導至該基板加熱容積中之步驟包含以下步驟：將該經加熱氣體的至少該部分引導到該側壁上的該等通道的一或更多個重複圖案。
  23. 如請求項16所述之方法，其中將該經加熱氣體的至少該部分經由該等通道引導至該基板加熱容積中之步驟包含以下步驟：將該經加熱氣體的該至少該部分以一基本上均勻的體積引導通過該等通道。
  24. 如請求項16所述之方法，其中該烘箱對於外部氣流為關閉的或密封的。
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