CN102300625A - 具有洗涤导管的减废设备 - Google Patents

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CN102300625A CN2010800063284A CN201080006328A CN102300625A CN 102300625 A CN102300625 A CN 102300625A CN 2010800063284 A CN2010800063284 A CN 2010800063284A CN 201080006328 A CN201080006328 A CN 201080006328A CN 102300625 A CN102300625 A CN 102300625A
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丹尼尔·O·克拉克
科林·约翰·迪金森
杰伊·J·俊
丹尼尔·斯蒂芬·布朗
迈赫兰·莫勒姆
弗兰克·F·霍史达瑞恩
莫特扎·法尔那
巴里·佩奇
加里·赛菲尔德
乔纳森·达赫姆
菲尔·钱德勒
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Abstract

本发明公开了一种减废设备的实施例。某些实施例中，减废设备包括洗涤器，其配置以从处理腔室接收排放流，并进一步从排放流移除第一粒子；洗涤导管，其连接到洗涤器以从洗涤器接收排放流，并配置以从排放流移除第二粒子，该洗涤导管具有一或多个入口，该一或多个入口配置以提供流体以充分地湿润洗涤导管的内部表面，以捕集内部表面上的第二粒子并沿着内部表面冲刷第二粒子；以及中央洗涤器，其经由洗涤导管连接到洗涤器。某些实施例中，洗涤导管从洗涤器向下倾斜至中央洗涤器。某些实施例中，多个洗涤器经由多个洗涤导管连接到中央洗涤器。

Description

具有洗涤导管的减废设备
技术领域
本发明实施例大致关于处理系统的减废设备。
背景技术
减废设备(诸如，水洗涤器及相似的设备)可用于移除排放流(effluent stream)中的粒子，其最主要的目的是为符合环境微粒管制排放条例。不幸地，发明者发现传统的洗涤器经常无法适当地从排放的排放流中移除次微米粒子。
因此，发明者提供改善的次微米粒子减废的减废设备。
发明内容
本文揭露具有洗涤导管的减废设备的实施例。某些实施例中，减废设备包括洗涤器，其配置以从处理腔室接收排放流，并进一步配置以从排放流移除第一粒子；洗涤导管，其连接到洗涤器以从洗涤器接收排放流，并配置以从排放流移除第二粒子，该洗涤导管具有一或多个入口，该一或多个入口配置以提供流体以充分地湿润洗涤导管的内部表面，以捕集内部表面上的第二粒子并沿着内部表面冲刷第二粒子；以及中央洗涤器，其经由洗涤导管连接到洗涤器。某些实施例中，洗涤导管从洗涤器向下倾斜至中央洗涤器。某些实施例中，洗涤器还包含多个洗涤器且洗涤导管还包含多个洗涤导管，其中每一洗涤器通过一个洗涤导管连接到中央洗涤器。
某些实施例中，减废设备包括多个洗涤器，其中每个洗涤器配置以从多个处理腔室的一或多者接收排放流，并进一步配置以从排放流移除第一粒子；多个洗涤导管，每个洗涤导管连接到该多个洗涤器的对应洗涤器，每个洗涤导管配置以从流经其中的排放流移除第二粒子，每个洗涤导管具有一或多个入口，该一或多个入口配置以提供流体以充分地湿润洗涤导管的内部表面，以捕集其上的第二粒子并沿着内部表面冲刷第二粒子；以及中央洗涤器，其通过多个洗涤导管连接到多个洗涤器，其中每个洗涤导管具有从各个洗涤器接收排放流的排放流入口和将排放流流至中央洗涤器的排放流出口，其中该入口端高于出口端。
本发明的其它实施例及细节将讨论于下。
附图说明
所以，上述简介的本发明的特征可参考对本发明更具体描述的实施例进一步理解和叙述，部分实施例示出于附图中。然而要指出的是，附图仅说明本发明的典型实施例，因此不应被视为其范围的限制，本发明亦适用于其它具有同等功效的实施例。
图1示出根据本发明某些实施例的减废设备的侧视图。
图2A-C示出根据本发明某些实施例的洗涤导管的侧视图及剖面图。
图3示出根据本发明某些实施例的减废设备的侧视图。
为了便于理解，已经在可能的情况下，使用相同的组件符号指示各图中相同的组件。为清晰起见已简化且未按比例绘制附图。意即，一实施例揭露的组件与/或处理步骤可有利地用于其它实施例而不需特别详述。
具体实施方式
本发明实施例提供改善的设备及方法，将排放流(例如其中含有微粒、水蒸气、及各种废气的排放流)从使用端(POU)洗涤器(例如与处理系统(例如处理腔室或类似的构造)连结的洗涤器)运送到共享的区域洗涤塔(Local Scrubber)或厂房式洗涤塔(House Scrubber)，譬如中央洗涤器。本文揭露的本发明有助于移除排放流中的次微米粒子。最主要的是本发明实施例能帮助太阳能制造厂符合严格的地方环境微粒管制排放条例。再者，该新式设备有利于运用在不同的产业上，气体公司、化学公司、石油公司、医疗管理、微粒运送及储存管理、生化及制药公司、纳米科技、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、薄膜、或其它电子制造公司，或是其它应用，其中使用端洗涤器备有共享的设备或地区性共享的洗涤器。
图1示出根据本发明的某些实施例的减废设备。该减废设备100包括洗涤器102，其通过洗涤导管104与中央洗涤器108连接。洗涤器102配置以接收一或多个处理腔室的排放流，并移除流经该洗涤器的排放流中的第一粒子。该排放流来自一或多个提供需减废处理的排放流的处理腔室。上述处理腔室的非限制性实例包括诸如应用在半导体、平面面板、光电、或其它硅及薄膜处理应用上的基板处理系统。其中一个例子是AppliedMaterials，Inc.(Santa Clara，California)的Sun Fab机台，其包含七个等离子体增强化学气相沉积(PECVD)腔室，每个腔室与减废系统(例如，Applied Materials，Inc.的Marathon Solar减废系统)连结。
洗涤器102可为使用端洗涤器或任何适于处理排放流以移除粒子(诸如，二氧化硅粒子或类似的物质)的洗涤器。例如某些实施例中，洗涤器102为减废系统(例如，Applied Materials，Inc.的Marathon减废系统)的一部分。例如某些实施例中，热减废系统(例如，Marathon)在某些处理排放流的减废的过程中会形成二氧化硅粒子。传统的系统中，由排放流输送的二氧化硅粒子非所欲地排放于环境中或堆积在下游的排放流处理设备内。替代或结合地，在产生排放流的处理腔室或类似设备中形成二氧化硅粒子。举例来说，该处理腔室包括任何沉积硅或其它晶形或微晶形化合物的腔室，其应用在液晶显示器、太阳能、有机发光二极管、或其它硅基板处理上。
该设备100还包括与洗涤器102连接的洗涤导管104，其接收来自洗涤器102的排放流，并移除流经洗涤导管104内的排放流的第二粒子。洗涤导管104包括接收来自洗涤器102的排放流的排放流入口103和将排放流流至中央洗涤器108的排放流出口107。洗涤导管104移除的第二粒子小于洗涤器102所移除的第一粒子。例如，第二粒子包括次微米粒子。替代或组合地，第二粒子包括与第一粒子大小近似的粒子，例如，不被洗涤器102所移除的微米级以上的粒子。第二粒子流经洗涤导管104时，在洗涤导管的湿润内部表面上，通过冷凝、成核、生长的过程，最后粒子的大小达到能容易被较传统的水洗涤方式所移除，像是下述中央洗涤器108。
发明者发现例如二氧化硅粒子的特别微小的粒子(介于0.01微米到1.0微米之间)凝结在冷水湿润的表面上。在水所湿润冷却的表面上捕捉次微米粒子的独特能力，不同于例如填充床水洗涤器(其装配在AppliedMaterials，Inc.的Marathon减废系统中)的机制所造成的结果。该洗涤导管104可从排放流中捕捉更多的且更小的粒子，该粒子无法以传统洗涤器捕捉(传统的洗涤器可洗涤大于1微米的粒子，但无法有效的洗涤小于1微米的粒子)。
洗涤导管104包括一或多个入口(入口202，示出于图2A)，该一或多个入口配置以提供流体以充分地湿润洗涤导管104的内部表面106，进而捕捉其上的第二粒子并沿着内部表面冲刷第二粒子。次常压洗涤导管作为水湿式冷凝捕集器，使微粒凝结于其表面上。粒子被冷凝水或是洗涤流体冲刷至下游。某些实施例中，排放流入口103的高度高于排放流出口107。举例来说，某些实施例中，洗涤导管104从洗涤器102倾斜向下(如图所示)至中央洗涤器108或其它设备，像是示出于图3且讨论于下的洗涤器模块。洗涤导管104向下倾斜的设计有助于冲刷洗涤导管104内部表面106上的第二粒子，进入中央洗涤器108(或参照图3讨论于下的洗涤器模块)。洗涤导管104的管长不需皆呈线性(如图)，该导管可包括部分倾斜向上的配置，然而整体仍维持排放流入口103往下流至排放流出口107。某些实施例中，更改厂房排放系统连接到个别使用端洗涤器的设计以形成上述的洗涤导管，进一步与上述中央洗涤器连接，从而在有效运用资金及空间之下，实行本发明实施例。
中央洗涤器108包括文氏管(Venturi)水洗涤器、喷雾塔、雾气腔室、静电集尘器或填充床水洗涤器，或其它合适的厂房洗涤器系统。某些实施例中，中央洗涤器108包括与洗涤导管104连接的文氏管水洗涤器110、以及与文氏管洗涤器110连接的粒子聚集模块112。粒子聚集模块112有助于进一步地聚集以及收集排放流中的粒子。
某些实施例中，中央洗涤器108接收了排放流和自洗涤导管104所捕捉的第二粒子，并进一步移除其中的第三粒子。第三粒子包括尺寸小于或近似于第一粒子或第二粒子的粒子。排放流经中央洗涤器108而释放到环境中(如图所示的排放设备114)，或若有需要可进一步送到另外的减废设备处理以符合法律规定。
某些实施例中，设备100包括多个洗涤器和多个洗涤导管，其中每个洗涤器经由相应的洗涤导管与中央洗涤器108连接。例如，如图1示出，第二洗涤器116通过第二洗涤导管118与中央洗涤器108(或如图所示的文氏管洗涤器110)连接。第二洗涤器116和第二洗涤导管118的设备基本上分别类似于洗涤器102和洗涤导管104。或者，取决于流经的排放流的特性，第二洗涤器116和第二洗涤导管的设备可不同于洗涤器102和洗涤导管104。举例来说，洗涤器102和第二洗涤器116接收不同处理腔室的排放物，则需要不同的配置。此外，该设备100不受限于两个洗涤器和两个洗涤导管，在中央洗涤器108可适当地支撑下，可设置合适数量的洗涤器和洗涤导管。
图2A-C进一步详细示出根据本发明的某些实施例的洗涤导管104的侧视图和剖面图。如上所述，洗涤导管104可为向下倾斜，有助于冲刷内部表面106上所捕捉的第二粒子到中央洗涤器108或图3示出的其它洗涤器模块。
洗涤导管104包括中央轴201。在沿着中央轴201的方向配置一或多个入口202，装配适当的数量以提供流体来湿润洗涤导管104的内部表面106。某些实施例中，举例来说，一或多个入口为喷雾喷嘴，以形成特别细小的雾气或水珠。
某些实施例中，沿着中央轴201同心地配置一或多个入口202，例如，如图2B所示，同心的喷雾喷嘴203、205。虽然图2B描绘两个同心的喷雾喷嘴203、205，但也可使用一或多个同心的喷雾喷嘴。同心的喷雾喷嘴可为具有多个开口204以喷洒流体至洗涤导管104内的圆形或其它适合形状的导管。一或多个入口导管206用于辅助及固定洗涤导管内的同心喷雾喷嘴，并且使同心的喷雾喷嘴与适合的流体来源(例如，工厂供应水)相连接。某些实施例中，同心的喷雾喷嘴203、205经配置往下游中央洗涤器108的方向喷洒流体，有助于冲刷内部表面106的第二粒子到中央洗涤器108与/或帮助排放流往中央洗涤器108方向流动。
替代或结合同心的喷雾喷嘴，可将一或多个喷雾喷嘴定向为洗涤导管104的切线方向，例如图2C所示出的喷雾喷嘴207。以非放射状而是切线的方向装配喷雾喷嘴207促进排放流的旋转，使第二粒子由于旋转的排放流所造成的向心力朝向内部表面106的方向(且增加反向的碰撞)。
回到图2A，洗涤导管104包括一或多个挡板208以改善混合的效果，而喷雾喷嘴冲刷挡板上凝结的粒子可帮助维持挡板的清洁。挡板208进一步可增加内部表面106的表面积，让排放流中的第二粒子可冷凝或捕集于其上。此外，该挡板208形成曲折的路径，增加停滞在洗涤导管104内的时间。虽然挡板208描绘在图2A中，但该挡板208可使用在任何本文揭示的洗涤导管的实施例中。
举例来说，第二粒子停留在洗涤导管104的时间长于停留在其它减废装置的时间，像是比在洗涤器102内停留的时间长两倍到一百倍。通过进一步利用挡板208来增长排放流流过洗涤导管104的路径(该路径本已远比通过减废装置的路径长)达成改善洗涤导管104移除第二粒子的能力。
再者，通过改变洗涤导管的体积与/或长度、挡板208的数目等等，增加排放流在该导管104内停滞的时间，让粒子在导管内冷凝、成核或聚集以形成更大凝聚的粒子，使其更容易地在例如中央洗涤器108内洗涤。
某些实施例中，提供一或多个空气干燥机喷射入口212，以控制洗涤导管内露点和易燃物的安全，适用于揭示与此的任何实施例。干空气可添加在洗涤导管104内不同的位置(三个位置示出于图2A)，以降低在洗涤导管104内，可凝结的物质在不希望其凝结的位置凝结成液体的可能性。本发明实施例添加额外的干空气或惰性气体，以降低燃点及降低爆炸性，以确保气体组成物的安全性。
某些实施例中，洗涤导管104包括包覆在该导管104外的绝缘层210。绝缘层210使内部表面106保持在比排放流低的温度，因而在湿润的内部表面106上，达到最佳的冷凝或是捕集第二粒子的效果。某些实施例中，冷凝导管(未示出)配置于洗涤导管104周围(选择性位于绝缘层210内)，通过热交换流体的流动来冷却洗涤导管104。一般而言，内部表面106的温度保持在低于排放流的温度，但不低于凝固点(例如：摄氏零度)。内部表面106的温度越低可有助于第二粒子的凝结、成核、以及生长。
洗涤导管104的一或多个入口202所供应的流体可包括水，或是其它具有足够的表面能的介质，以增进冷凝和微粒的生长。再者，某些实施例中，流体包括一或多种化学添加物以提高第二粒子的雾状亲和力。举例来说，添加物包括离子性水溶性聚合物，像是阴离子或是阳离子絮凝剂、苛性钠、或盐类。含有化学添加物的流体可被冲刷到中央洗涤器108(或是洗涤器模块300，其描绘于图3且叙述于下)，其增加中央洗涤器108(或洗涤器模块300)的粒子洗涤效率。
图3示出微粒洗涤器模块300，该洗涤器模块300可选择性地放置在洗涤导管104的路径上，用于进一步移除排放流中的粒子。虽然仅示出一个洗涤器模块300，该设备100可包括多个洗涤器模块300，每个洗涤器模块放置在每个洗涤导管104的路径上。
洗涤器模块300装设在洗涤导管104和中央洗涤器108之间。洗涤器模块300包括入口302，以接收来自洗涤导管104的排放流和捕捉的第二粒子；和出口304，以排放排放流至中央洗涤器108。洗涤器模块300的入口和出口由排放流流经的曲折路径306所分离。曲折路径306可用来增加排放流流经洗涤器模块300的留滞时间。
该模块300具有一或多个挡板308或其它组件，可增加气体流经该模块的路径。举例来说，挡板308可用来在入口302和出口304之间创造出曲折路径306。利用曲折路径可有助于在压缩设计中提供长而有效的“湿管”长度。在图3所示实施例中，挡板308界定出一个锯齿形的路径穿过模块300。然而，也可提供不同的路径。
一或多个喷雾头310配置于该模块300内或其它模块，以沿曲折路径306提供水喷雾。喷雾头提供流体以喷泉般的形式喷洒在曲折路径306的一或多个部分上。喷泉般的喷雾头310使流体(或如上所述，该流体和一或多种化学添加物)和排放流中的第三粒子的混合。流体滴作为第三粒子的碰撞表面。举例来说，第三粒子的大小小于或等于第一粒子或第二粒子。垂直向上流动并受到重力而落下，比较起传统从上洒下的喷雾塔，改善了流体滴停滞的时间。可结合增加的流体滴停滞时间和高液体流量两者，在洗涤器模块300内增加流体滴密度到最大值，以达到粒子与流体滴碰撞机率的最大值。除此之处，当排放流流经洗涤模块300的曲折路径306时，排放流流动的方向可与一或多个喷泉式喷雾头310相同或是相反方向。
相似于上述的洗涤导管104，流体可进一步沿着曲折路径306湿润洗涤器模块300的内部表面312，以在其上捕捉或冷凝第三粒子，并从其上冲刷第三粒子。某些实施例中，回收污水池314与洗涤器模块300连接，以促进收集第三粒子(和第二粒子，其从洗涤导管104进到入口302)。除此之处，如上所述将洗涤器模块300绝缘或降温，以维持内部表面312的温度低于排放流的温度，以帮助粒子凝结在内部表面312上。排放流从曲折路径306的出口304流出，并流入中央洗涤器108进行进一步的处理。
本发明实施例提供一种改善排放物运送的设备及方法，将排放流(例如其中含有微粒、水蒸气、及各种废气的排放流)从使用端(POU)洗涤器(例如与处理系统(例如处理腔室或类似的构造)连结的洗涤器)运送到共享的区域洗涤塔(Local Scrubber)或厂房式洗涤塔(House Scrubber)，譬如中央洗涤器。本文揭露的发明有助于移除排放流中的次微米粒子。
此外，本文揭露的发明提供额外的好处，如供给到洗涤导管的流体，稀释来自排放流中潜在的酸性物质，有助于降低洗涤导管的腐蚀。除此之处，当使用碱性化学添加物以改善微粒与流体滴和水膜之间的亲和力，其中水膜在洗涤导管104的内部表面106上，该碱性添加物也可帮助控制在排放流中酸性气体的酸碱值，例如用在清洗处理腔室的酸性气体。
再者，也改善了易燃物的安全性，由于燃烧需要氧化剂、燃料、以及热。供应自洗涤导管的细小雾气可消散热能，可作为灭火的来源，微小雾气也同时大大的减少静电荷累积的机会。
因此，本文揭示的发明设备可通过稀释和冲刷腐蚀性物质和微粒到中央洗涤器进一步有助于保持洗涤导管的清洁，以及大幅降低排废系统的预防维护(PM)活动。
虽然前文针对本发明的实施例，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下，可设计本发明的其它及另外实施例。

Claims (15)

1.一种减废设备，包含：
洗涤器，其配置以从一或多个处理腔室接收排放流，并从所述排放流移除第一粒子；
洗涤导管，其连接到所述洗涤器以从所述洗涤器接收所述排放流，并配置以从所述排放流移除第二粒子，所述洗涤导管具有一或多个入口，所述一或多个入口配置以提供流体以充分地湿润所述洗涤导管的内部表面，以捕捉所述内部表面上的第二粒子并沿着所述内部表面冲刷所述第二粒子；以及
中央洗涤器，其经由所述洗涤导管连接到所述洗涤器。
2.根据权利要求1所述的减废设备，还包含多个权利要求1所界定的洗涤器和多个权利要求1所界定的洗涤导管，其中，每个洗涤器经由相应的洗涤导管连接到所述中央洗涤器。
3.根据权利要求1或2所述的减废设备，还包含：
排放流入口，以从所述洗涤器接收所述排放流；以及
排放流出口，以将所述排放流流至所述中央洗涤器，其中，所述入口端的高度高于所述出口端。
4.根据权利要求1或2所述的减废设备，其中，所述洗涤导管从所述洗涤器向下倾斜至所述中央洗涤器。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述洗涤导管的一或多个入口还包含一或多个喷雾喷嘴以喷洒所述流体。
6.根据权利要求5所述的减废设备，其中，所述一或多个喷雾喷嘴至少为以下一者：
配置于所述洗涤导管中，并进一步围绕所述洗涤导管的中央轴呈同心状配置；或者
邻近所述洗涤导管的侧壁而配置，且经定向以大体上正切于所述洗涤导管侧壁的方向喷洒所述流体。
7.根据权利要求6所述的减废设备，其中，所述一或多个喷雾喷嘴经定向以从所述洗涤器至所述中央洗涤器的下游方向喷洒所述流体。
8.根据权利要求1或2所述的减废设备，还包含流体源，其连接到所述一或多个入口，其中所述流体包含水。
9.根据权利要求8所述的减废设备，其中，所述流体还包含水溶性阴离子絮凝聚合物、水溶性阳离子絮凝聚合物、苛性钠、或盐类。
10.根据权利要求1或2所述的减废设备，其中，所述洗涤导管还包含：
绝缘体，围绕所述洗涤导管的外部而配置。
11.根据权利要求1或2所述的减废设备，其中，所述洗涤导管还包含：
一或多个挡板，配置于所述洗涤导管中，其中，所述一或多个挡板部分地形成所述洗涤导管的内部表面。
12.根据权利要求1或2所述的减废设备，其中，所述中央洗涤器包含文氏管洗涤器、喷雾塔、云雾室、静电集尘器、或填充床水洗涤器。
13.根据权利要求1或2所述的减废设备，还包含：
洗涤器模块，配置在所述洗涤导管和所述中央洗涤器之间，所述洗涤器模块具有从每个洗涤导管接收所述排放流和被捕集的第二粒子的入口以及将所述排放流排放到所述中央洗涤器的出口，其中，所述入口和所述出口由所述排放流所流经的曲折路径所分开，和
一或多个喷泉喷洒头，配置在所述洗涤器模块内并喷洒第二流体，以沿着所述曲折路径湿润所述洗涤器模块的内部表面，来从所述排放流移除第三粒子。
14.根据权利要求13所述的减废设备，其中，每个洗涤器模块还包含：
回收污水塔，收集所述第二流体及所述第二粒子和第三粒子。
15.根据权利要求13所述的减废设备，其中，每个洗涤器模块还包含：
一或多个挡板，在所述洗涤器模块的入口和出口之间形成所述曲折路径。
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