CN103715066B - 一种带有排气的冷却水供给装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有排气的冷却水供给装置及控制方法，供给装置包括主管路，一端通过总控阀门连接至工厂冷却水供给端，另一端连接一排气支路；主管路并联有若干冷却水输出口，冷却水输出口连接冷却水支路，冷却水支路通过阀门连接至各冷却点的供水管路上；排气支路可作为备用冷却水支路，通过阀门连接至所需冷却点的供水管路上。本发明用于半导体热处理设备的水冷系统，通过控制模块执行对各阀门的启闭组合模式，可及时排出管路中累积的空气，有效避免了残留空气对冷却水的精确控制造成的不利影响。本装置结构简单，控制方法易于操作，成本低廉，具备很好的实际推广价值。

Description

一种带有排气的冷却水供给装置及控制方法

技术领域

本发明涉及半导体热处理设备的水冷系统，更具体地，涉及一种半导体热处理设备水冷系统中带有排气功能的冷却水供给管路装置。

背景技术

今天，循环水冷系统已广泛运用于各类工业生产设备中，特别是用于高温设备的部件冷却，起到重要的保护作用。在半导体行业中，由于工艺的多样性，使得半导体设备种类繁杂，且技术含量很高。其中，在硅片热处理设备中，冷却系统是必不可少的部分。

目前，在半导体热处理设备中使用的降温冷却方法，主要包括水冷和风冷形式。而水冷方式因其冷却速度快和效率较高，而被普遍采用。设备采用水冷方式就必然会涉及到冷却水的供给、排放和精确控制。在半导体工艺生产中，对温度的要求极其严格，因此，对作为冷却媒介的水的流量控制，就显得尤为重要。在冷却水的循环供给过程中，如果其流量因受不确定因素的干扰，而造成实际流量与控制要求有差异，就会导致设备冷却部位温度的异常，以致对工艺结果带来不利影响。

传统的半导体热处理设备水冷系统，在冷却水输送过程中，特别是首次输送时，管路中残留有大量的空气。管路中空气的存在，会对冷却水流量的精确控制造成严重的影响，因此，需要及时将冷却水供给管路中的空气排出。

现有的排气手段，普遍的采取利用水流的驱赶作用，将供水管路中的空气随水流一起带到回水总管路中排出。这种方法的缺陷一是因供水主管路与支路间存在一定的压差，形成“死角”，所以，不能将空气完全排出；二是冷却水中本身溶解有空气，在循环过程中会因温差及压差而析出，集聚在主管路中。

中国专利CN102042073A带有自动排气功能的发动机冷却水系统装置，公开了一种能在水循环系统中排出气体的技术，在水循环管路中设置一文氏三通管，利用其特殊结构形成的压差，将经过的冷却水中的空气分离并排出。但这种技术只能对经过文氏三通管的冷却水中的空气进行分离，并不能对管路中存于“死角”、不随水流流动的空气产生影响，因此，仍然不能解决半导体热处理设备水冷系统管路中残存空气的有效排出问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可以快速、简便排出积存在管路中的空气的冷却水供给装置，通过在半导体热处理设备水冷系统冷却水供给的主管路上设置一具有双重功能的排气支路，可在冷却水首次输送时，将管路中残留的大量空气一次排出；当水冷系统持续工作一段时间后，可通过压力检测和末端支路流量判断是否有空气的聚集，及时排出主管路中积累的空气，有效避免残留空气对冷却水的精确控制造成的不利影响。排气支路还可以作为备用冷却水支路使用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种带有排气的冷却水供给装置，包括连接至工厂冷却水供给端的冷却水供给管路，所述供给管路包括一供给主管路，主管路的管径和长度可根据实际需求来决定。所述主管路一端通过总控阀门连接至冷却水供给端，另一端连接一排气支路。排气支路用于排放主管路中集聚的残留空气。排气支路可作为备用冷却水支路，通过阀门连接至所需冷却点的供水管路上，在需要时可以用于供给冷却水。所述主管路并联有若干冷却水输出口，所述冷却水输出口连接冷却水支路，用于对不同设备冷却点的冷却，其管径和长度可根据实际需求选择；所述冷却水支路通过阀门连接至各冷却点的供水管路上，各冷却点的供水管路分别连接回水支路，最后汇集至工厂回水总管路。其中，各所述阀门在不同的工作状态下具有相应的启闭组合模式，各所述阀门启闭组合模式由控制模块执行，具体包括：

初次排气时，总控阀门打开、各冷却水支路阀门关闭、排气支路阀门打开；

供水时，总控阀门打开、各冷却水支路阀门打开、排气支路阀门关闭；

供水过程中排气时，总控阀门打开、各冷却水支路阀门打开、排气支路阀门打开；

当排气支路用于供水时，总控阀门打开、各冷却水支路阀门打开、排气支路阀门打开；

其中，所述主管路上近冷却水供给端与最接近的冷却水支路之间设有压力表支路，所述压力表支路连接有压力表。根据压力显示，及末端冷却水支路水流量大小，可判断主管路是否有空气集聚，并及时排气。

进一步地，所述排气支路与所述主管路按轴向连接，以便于空气的排放。

进一步地，所述排气支路的管径小于所述主管路管径，以保持一定的工作压力。

进一步地，所述排气支路上装有阀门，所述阀门为电磁阀或手阀，以控制排气管路的通断。

进一步地，所述排气支路上装有阀门，所述阀门为电磁阀或手阀，所述阀门的输出端设有堵头接头。排气结束后，用堵头将接头堵上，以确保冷却水无泄漏。

进一步地，所述主管路并联有至少二个冷却水输出口，所述冷却水输出口连接冷却水支路，可用于对不同设备冷却点的冷却。

进一步地，所述冷却水支路的管径小于所述主管路管径，以保持一定的工作压力。

进一步地，所述冷却水支路上装有阀门，所述阀门为电磁阀或手阀，以控制各输出口的通断，使用时可根据具体的使用情况选择输出口的个数，不使用的输出口关闭阀门即可。

进一步地，所述主管路通过总控阀门与冷却水供给端连接，所述阀门为电磁阀或手阀，可以从总体上控制冷却水的通断。

本发明同时还提供了上述带有排气的冷却水供给装置的控制方法，依次包括以下步骤：

步骤S01：控制开始时，先关闭总控阀门、冷却水支路阀门和排气支路阀门，确定需要的冷却水支路数量，将各支路分别连接到冷却水支路阀门的出水端；

步骤S02：然后，将总控阀门连接到工厂冷却水供给端的冷却水供给管路上，并拆除排气支路上的阀门输出端接头处安装的堵头，连接事先准备的装水容器；

步骤S03：待所有管路连接完毕，打开总控阀门，观察设于主管路上近冷却水供给端与最接近的冷却水支路之间的压力表支路连接的压力表的读数，然后打开排气支路阀门，当排气支路的水流平稳流出，说明气体已排出时，关闭排气支路阀门；

步骤S04：此时主管路中的空气已排出，再打开所需的各冷却水支路的阀门，给各支路供水，不使用的冷却水支路的阀门依然保持关闭的状态，作为备用。

进一步地，所述冷却水供给装置持续供水一段时间后，若出现末端冷却水支路水流量减小，而压力表读数不变时，此种情况是由于水流中残留的气体释放出来，长时间积存在主管路末端，此时，只需打开排气支路阀门排出积存的气体即可。

进一步地，排气支路可作为备用冷却水支路，当作为冷却水支路使用时，打开排气支路的阀门，主管路末端的气体会随着水流从该支路中排出，最终进入到工厂回水总管路中。

从上述技术方案可以看出，本发明通过在半导体热处理设备水冷系统冷却水供给的主管路上设置一具有排气、冷却水支路双重功能的排气支路，可在冷却水首次输送时，将管路中残留的大量空气一次排出；当水冷系统持续工作一段时间后，可通过压力检测和末端支路流量判断是否有空气的聚集，及时排出主管路中积累的空气，有效避免残留空气对冷却水的精确控制造成的不利影响。排气支路还可以作为备用冷却水支路使用。本装置结构简单，控制方法易于操作，成本低廉，具备很好的实际推广价值。

附图说明

图1为本发明一种带有排气的冷却水供给装置的结构示意图。

图中1、总控阀门，2、主管路，3、压力表支路，4、压力表，7、排气支路，8、排气阀门，9、接头，10、堵头，11～16、冷却水支路，17～22、冷却水支路阀门。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

请参阅图1，图1为本发明一种带有排气的冷却水供给装置的结构示意图。如图所示，本发明的冷却水供给装置的供给管路包括一供给主管路2，作为本冷却水供给装置的主通道，材质可以是铸铁、不锈钢、铜、塑料等，管径和长度可根据实际需求来决定。

主管路2的首端通过总控阀门1连接至冷却水供给端、即工厂供水总管路上的冷却水供给管路(图中略)，可以从总体上控制冷却水的通断。末端同轴连接一排气支路7，材质可与主管路2一致。排气支路7用于排放主管路2中集聚的残留空气。排气支路7与主管路2按轴向连接，便于空气的排放。排气支路7的管径小于所述主管路2管径，以保持一定的工作压力。排气支路7一端通过焊接或接头9连接到主管路2末端，排气支路7的另一端装有排气阀门8，以控制排气管路的通断。阀门8的输出端设有安装堵头10的接头9。排气结束后，用堵头将接头堵上，以确保冷却水无泄漏。排气支路7可作为备用冷却水支路，连接至设备所需冷却点的供水管路上，在需要时可以用于供给冷却水。

主管路2并联有至少二个冷却水输出口，冷却水输出口连接冷却水支路，用于对不同设备冷却点的冷却。冷却水支路的材质可与主管路2一致，其管径小于所述主管路2管径，以保持一定的工作压力。长度可根据实际需求选择。图中例举有六个冷却水支路11～16，通向设备的不同冷却点。冷却水支路上装有阀门17～22，以控制各输出口的通断，使用时可根据具体的使用情况选择输出口的个数，不使用的输出口关闭阀门即可。冷却水支路11～16通过阀门17～22连接至设备各冷却点的供水管路上，各冷却点的供水管路再分别连接回水支路，最后汇集到工厂回水总管路中。

上述阀门可以是电磁阀，根据需要也可以采用手阀。

在主管路2上近冷却水供给端(近总控阀门1处)与最接近的冷却水支路11之间设有压力表支路3，所述压力表支路连接有压力表4。根据压力显示，及末端冷却水支路16的水流量大小，可判断主管路2中是否有空气集聚，并及时排气。

半导体热处理设备水冷系统的管路中空气的存在，会对冷却水流量的精确控制造成严重的影响，因此，在冷却水输送过程中，特别是首次输送时，需要及时将冷却水供给管路中的空气排出。

本发明中的各阀门在不同的工作状态下具有相应的启闭组合模式，由控制模块执行。控制模块分别与各阀门的控制器连接，并通过工厂微机控制系统的人机交互界面输入控制指令，实现对本实用新型控制装置的供水及排气的模式化控制。

下面详细说明下本发明冷却水供给装置具体的使用控制方法。

在操作开始时，先关闭总控阀门1、冷却水支路阀门17～22和排气阀门8。确定需要的冷却水支路数量，将各支路分别连接到阀门17～22的出水端。

然后，将总控阀门1连接到工厂冷却水供给端的冷却水供给管路上，并拆除堵头10，连接事先准备的装水容器。

待所有管路连接完毕，打开总控阀门1，观察压力表4的读数，然后打开排气阀门8，当排气支路的水流平稳流出，说明气体已排出时，关闭排气阀门8。

此时主管路2中的空气已排出，再打开所需的各冷却水支路的阀门，给各支路供水。不使用的冷却水支路的阀门依然保持关闭的状态，作为备用。

本装置持续供水一段时间后，若出现末端冷却水支路16水流量减小，而压力表4读数不变时，此种情况是由于水流中残留的气体释放出来，长时间积存在主管路2末端，此时，只需打开排气阀门8排出积存的气体即可。

排气支路7可作为备用冷却水支路，当作为冷却水支路使用时，打开排气支路7的阀门8，主管路2末端的气体会随着水流从该支路中排出，最终进入到工厂回水总管路中。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种带有排气的冷却水供给装置，包括连接至工厂冷却水供给端的冷却水供给管路，其特征在于，所述供给管路包括一供给主管路，所述主管路一端通过总控阀门连接至冷却水供给端，另一端连接一排气支路；所述主管路并联有若干冷却水输出口，所述冷却水输出口连接冷却水支路，所述冷却水支路通过阀门连接至各冷却点的供水管路上；所述排气支路可作为备用冷却水支路，通过阀门连接至所需冷却点的供水管路上；其中，各所述阀门在不同的工作状态下具有相应的启闭组合模式，各所述阀门启闭组合模式由控制模块执行；其中，所述主管路上近冷却水供给端与最接近的冷却水支路之间设有压力表支路，所述压力表支路连接有压力表。

2.如权利要求1所述的冷却水供给装置，其特征在于，所述排气支路与所述主管路按轴向连接。

3.如权利要求1所述的冷却水供给装置，其特征在于，所述排气支路的管径小于所述主管路管径。

4.如权利要求1～3任意一项所述的冷却水供给装置，其特征在于，所述排气支路上装有阀门，所述阀门为电磁阀或手阀。

5.如权利要求1～3任意一项所述的冷却水供给装置，其特征在于，所述排气支路上装有阀门，所述阀门为电磁阀或手阀，所述阀门的输出端设有堵头接头。

6.如权利要求1所述的冷却水供给装置，其特征在于，所述主管路并联有至少二个冷却水输出口，所述冷却水输出口连接冷却水支路。

7.如权利要求1或6所述的冷却水供给装置，其特征在于，所述冷却水支路的管径小于所述主管路管径。

8.如权利要求1或6所述的冷却水供给装置，其特征在于，所述冷却水支路上装有阀门，所述阀门为电磁阀或手阀。

9.如权利要求1所述的冷却水供给装置，其特征在于，所述主管路通过总控阀门与冷却水供给端连接，所述阀门为电磁阀或手阀。

10.一种如权利要求1所述的冷却水供给装置的控制方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

步骤S01：控制开始时，先关闭总控阀门、冷却水支路阀门和排气支路阀门，确定需要的冷却水支路数量，将各支路分别连接到冷却水支路阀门的出水端；

步骤S02：然后，将总控阀门连接到工厂冷却水供给端的冷却水供给管路上，并拆除排气支路上的阀门输出端接头处安装的堵头，连接事先准备的装水容器；

步骤S03：待所有管路连接完毕，打开总控阀门，观察设于主管路上近冷却水供给端与最接近的冷却水支路之间的压力表支路连接的压力表的读数，然后打开排气支路阀门，当排气支路的水流平稳流出，说明气体已排出时，关闭排气支路阀门；

步骤S04：打开所需的各冷却水支路的阀门，给各支路供水，不使用的冷却水支路的阀门依然保持关闭的状态，作为备用。

11.如权利要求10所述的冷却水供给装置的控制方法，其特征在于，所述冷却水供给装置持续供水一段时间后，若出现末端冷却水支路水流量减小，而压力表读数不变时，打开排气支路的阀门，排出积存的气体。

12.如权利要求10或11所述的冷却水供给装置的控制方法，其特征在于，排气支路可作为备用冷却水支路，当作为冷却水支路使用时，打开排气支路的阀门，主管路末端的气体会随着水流从该支路中排出，最终进入到工厂回水总管路中。