CN110713278B - 水循环装置及水循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水循环装置及水循环系统，所述水循环装置包括依次相连通的进水管道、水箱、出水管道和过滤单元。当所述含气液体通过所述进水管道流入所述水箱，经所述水箱容置一段时间，所述含气液体即能够实现气液分离以得到去气液体，所述出水管道将所述去气液体输送给所述过滤单元，经过滤后得到洁净水从而接入冷却机中实现排水的循环利用。由此实现了稳定的水循环，减少了排水的浪费，避免了人工补液，从而节约时间成本，降低经济成本，提高作业效率。

Description

水循环装置及水循环系统

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造设备技术领域，特别涉及一种水循环装置及水循环系统。

背景技术

目前物理气相淀积靶材使用的排水方式为气体压出的方式将水排出。因而，在正常排水的过程中势必会有大量的气体夹杂着冷却水一起流进排水管道。如果将排水管道的水直接接入到冷却机进水口进行循环利用，由于大量气体和杂质的存在，会导致冷却机内水大量溢出，同时也会使得出水管道内流量不稳定，大大降低冷却效率。对此，不得不将设备排出的水作为废水排到厂务废水管中，并且人工添加去离子水，耗费大量的时间、人力和物力，严重影响作业效率。

因此，如何实现物理气相淀积设备的排水可以循环进入冷却机成了本领域技术人员需要解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水循环装置及水循环系统，以解决物理气相淀积设备的排水无法接入冷却机进行循环利用的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种水循环装置，所述水循环装置包括水箱、过滤单元、进水管道及出水管道；其中，

所述进水管道、所述水箱、所述出水管道和所述过滤单元依次相连通；

所述进水管道用于将含气液体输送给所述水箱；

所述水箱用于容置所述进水管道输送的含气液体，并使得所述含气液体中的气体自所述含气液体中分离以得到去气液体，并将所述去气液体输送给所述出水管道；

所述出水管道将所述去气液体输送给所述过滤单元；

所述过滤单元用于过滤所述出水管道输送的去气液体。

可选的，在所述水循环装置中，所述水箱包括箱体和滤网，所述箱体的顶端具有一开口，所述滤网铺设覆盖于所述开口上。

可选的，在所述水循环装置中，所述过滤单元包括物理过滤部件、电化学过滤部件、离子传感器、出水阀门以及回流阀门；

所述物理过滤部件、所述电化学过滤部件和所述离子传感器依次相连接；

所述物理过滤部件用于过滤所述去气液体中的固体杂质；

所述电化学过滤部件用于对自所述物理过滤部件流入的液体进行去离子处理；

所述离子传感器用于检测自所述电化学过滤部件流出的液体的离子数量；

当所述离子传感器检测到的所述液体的离子数量大于一设定值时，所述离子传感器传输第一信号至所述回流阀门，所述回流阀门打开，所述液体流入所述电化学过滤部件；

当所述离子传感器检测到的所述液体的离子数量小于或等于所述设定值时，所述离子传感器传输第二信号至所述出水阀门，所述液体流出所述过滤单元。

可选的，在所述水循环装置中，所述物理过滤部件为过滤网。

可选的，在所述水循环装置中，所述离子传感器具有第一端口、第二端口和第三端口；

所述电化学过滤部件与所述离子传感器的第一端口连接；

所述出水阀门与所述离子传感器的第二端口连接；

所述回流阀门与所述离子传感器的第三端口及所述电化学过滤部件连接。

可选的，在所述水循环装置中，所述进水管道设置于所述水箱上部。

可选的，在所述水循环装置中，所述出水管道设置于所述水箱下部。

基于同一发明构思，本发明还提供一种水循环系统，包括所述的水循环装置、冷却机和物理气相淀积设备；

所述冷却机、所述的水循环装置和所述物理气相淀积设备依次叠加设置，并相互连接。

可选的，在所述水循环系统中，所述物理气相淀积设备具有排水管道和冷却液管道；

所述排水管道与所述水循环装置的进水管道连接；

所述冷却液管道与所述冷却机连接。

可选的，在所述水循环系统中，所述冷却机用于向所述物理气相淀积设备提供冷却液；

所述水循环装置中过滤后的去气液体流入至所述冷却机中；所述过滤后的去气液体经所述冷却机冷却处理后，作为所述冷却液流入至所述物理气相淀积设备。

在本发明的水循环装置及水循环系统中，所述水循环装置包括依次相连通的进水管道、水箱、出水管道和过滤单元。当所述含气液体通过所述进水管道流入所述水箱，经所述水箱容置一段时间，所述含气液体即能够实现气液分离以得到去气液体，所述出水管道将所述去气液体输送给所述过滤单元，经过滤后得到洁净水从而接入冷却机中实现排水的循环利用。由此实现了稳定的水循环，减少了排水的浪费，避免了人工补液，从而节约时间成本，降低经济成本，提高作业效率。

附图说明

图1为本发明实施例中物理气相沉淀排水示意图；

图2为本发明实施例中水循环装置结构示意图；

图3为本发明实施例中过滤单元结构示意图；

图4为本发明实施例中水循环系统示意图。

其中，各附图标记说明如下：

0-水循环系统；1-水循环装置；2-物理气相淀积设备；3-冷却机；

11-水箱；110-箱体；111-滤网；

12-过滤单元；120-物理过滤部件；121-电化学过滤部件；122-离子传感器；123-出水阀门；124-回流阀门；

13-进水管道；14-出水管道；15-含气液体；16-去液气体；17-气体；

21-排水管道；22-冷却液管道。

具体实施方式

如前所述，物理气相淀积设备一般通过接入冷却机，来实现工艺中需要的冷却效果。冷却机提供的冷却液被物理气相沉淀设备利用后，常规处理方式是将其排入厂务废水管道，然后人工向冷却机加入补充液。这种方式费时费力，同时也造成严重的成本浪费。

因此，本发明提供了一种水循环装置及水循环系统，能解决排水中的水气分离问题，并且可以过滤排水中的杂质，使得排水洁净度达到循环利用的标准值，从而实现排水循环利用的目的。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种水循环装置及水循环系统作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

物理气相淀积设备通常以气体压出的方式进行排水。请参阅图1，排水管道21中的含气液体15混有大量气体17，如将排水管道21中的含气液体15直接接入冷却机，会导致冷却机3内的水大量溢出，同时也会使得管道内流量不稳定。

因此，本发明提供一种水循环装置1，请参阅图2，所述水循环装置1包括水箱11、过滤单元12、进水管道13及出水管道14。所述进水管道13、所述水箱11、所述出水管道14和所述过滤单元12依次相连通。所述进水管道13设置于所述水箱11上部，用于将含气液体15输送给所述水箱11。所述水箱11包括箱体110和滤网111，所述箱体110的顶端具有一开口，所述滤网111铺设覆盖于所述开口上。所述水箱11用于容置所述进水管道13输送的含气液体15，当所述含气液体15进入所述水箱11内，所述气体17一般为氮气，受气体17溶解度等因素的影响，所述气体17从所述含气液体15中上升分离并通过所述水箱11顶部的所述滤网111进入大气中，从而得到去气液体16。存置于所述水箱11内的去气液体16，经设置于所述水箱11下部的出水管道14进入所述过滤单元12。

请参阅图3，所述过滤单元12用于过滤所述出水管道14输送的去气液体16。所述过滤单元12包括物理过滤部件120、电化学过滤部件121、离子传感器122、出水阀门123以及回流阀门124。所述物理过滤部件120、所述电化学过滤部件121和所述离子传感器122依次相连接。所述物理过滤部件120为过滤网，主要用于过滤所述去气液体16中的固体杂质，避免固体杂质进入所述冷却机3，造成冷却机3的运行障碍。经过过滤网去除固体杂质后，所述去气液体16进入电化学过滤部件121。

所述电化学过滤部件121的作用是对去气液体16进行去离子处理以得到去离子水。去离子水，简称DI水(deionized water)，是一种清除了钠，钙，铁，铜，氯化物和溴化物等矿物离子(盐)的纯净水形式。国际标准化组织ISO/TC 147规定的“去离子”的定义为：“去离子水完全或不完全的去除离子物质。”在半导体行业中，去离子水被称为“超纯水”或是“18兆欧水”，水电导率可达到接近理想纯水，约为0.055μS/cm(25℃)，对应的电阻约为18兆欧。电导率和电阻是倒数的关系，1÷0.055＝18.18。因此，水中的离子量越少，水电导率越低，相应的水电阻越高。据此，所述电化学过滤部件121先利用电渗析技术，将自物理过滤部件120流出的液体流经带有正负电极和阴阳离子交换膜的电渗析器，把液体中的正负离子置换出来，从而使流出来的液体的离子浓度大大降低，然后再经过离子交换树脂的吸附即可产生去离子水。离子交换树脂是一种网状结构的有机高分子聚合物，包括阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂可以吸附液体中的阳离子，阴离子交换树脂可以吸附液体中的阴离子。经过阴阳离子交换树脂净化后的，液体中原有的阴阳离子杂质分别被OH^-和H⁺离子取代，二者中和即可生成去离子水。

所述离子传感器122具有第一端口、第二端口和第三端口。所述电化学过滤部件121与所述离子传感器122的第一端口连接，所述出水阀门123与所述离子传感器122的第二端口连接，所述回流阀门124与所述离子传感器122的第三端口及所述电化学过滤部件121连接。当所述离子传感器122检测到的所述液体的离子数量大于设定值时，所述离子传感器122传输第一信号“0”至所述回流阀门124，所述回流阀门124打开，所述液体流入所述电化学过滤部件121，以再次进行去离子处理；当所述离子传感器122检测到的所述液体的离子数量小于或等于所述设定值时，所述离子传感器122传输第二信号“1”至所述出水阀门123，所述液体流出所述过滤单元12。

基于同一发明构思，本发明还提供一种水循环系统0，请参阅图4，所述水循环系统0包括所述的水循环装置1、物理气相淀积设备2和冷却机3。所述冷却机3、所述水循环装置1和所述物理气相淀积设备2依次叠加设置，并相互连接。即在此，所述水循环装置1位于所述冷却机3上方并与所述冷却机3相连，所述物理气相淀积设备2位于所述水循环装置1上方并与所述水循环装置1相连。在所述水循环系统0中，所述物理气相淀积设备2具有排水管道21和冷却液管道22。所述排水管道21与所述水循环装置1的进水管道13连接。所述冷却液管道22与所述冷却机3连接。所述冷却机3用于向所述物理气相淀积设备2提供冷却液。

所述冷却机3向所述物理气相淀积设备2提供冷却液，用于实现工艺中所需的冷却效果。利用后的冷却液经所述物理气相淀积设备2的排水管道21流入所述水循环装置1的进水管道13，经水箱11气液分离后，去气液体16进入过滤单元12，去气液体完成去离子处理，成为去离子水，直接作为补充液接入所述冷却机3，从而实现整个水循环系统0的稳定运转。

综上所述，所述水循环装置及水循环系统可实现排水的循环利用，避免浪费，节约时间成本，降低经济成本，提高作业效率。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (6)

1.一种水循环系统，其特征在于，包括冷却机、物理气相淀积设备和水循环装置；所述冷却机、所述水循环装置和所述物理气相淀积设备相互连接；

其中，所述水循环装置包括水箱、过滤单元、进水管道及出水管道；所述进水管道、所述水箱、所述出水管道和所述过滤单元依次相连通；所述进水管道用于将含气液体输送给所述水箱；所述水箱用于容置所述进水管道输送的含气液体，并使得所述含气液体中的气体自所述含气液体中分离以得到去气液体，并将所述去气液体输送给所述出水管道；所述出水管道将所述去气液体输送给所述过滤单元；所述过滤单元用于过滤所述出水管道输送的去气液体；且所述过滤单元包括物理过滤部件、电化学过滤部件、离子传感器、出水阀门以及回流阀门；所述物理过滤部件、所述电化学过滤部件和所述离子传感器依次相连接；所述物理过滤部件用于过滤所述去气液体中的固体杂质；所述电化学过滤部件用于对自所述物理过滤部件流入的液体进行去离子处理；所述离子传感器用于检测自所述电化学过滤部件流出的液体的离子数量；当所述离子传感器检测到的所述液体的离子数量大于一设定值时，所述离子传感器传输第一信号至所述回流阀门，所述回流阀门打开，所述液体流入所述电化学过滤部件；当所述离子传感器检测到的所述液体的离子数量小于或等于所述设定值时，所述离子传感器传输第二信号至所述出水阀门，所述液体流出所述过滤单元；

所述物理气相淀积设备具有排水管道和冷却液管道；所述排水管道与所述水循环装置的进水管道连接；所述冷却液管道与所述冷却机连接；

所述冷却机用于向所述物理气相淀积设备提供冷却液；所述水循环装置中过滤后的去气液体流入至所述冷却机中；所述过滤后的去气液体经所述冷却机冷却处理后，作为所述冷却液流入至所述物理气相淀积设备。

2.如权利要求1所述的水循环系统，其特征在于，所述水箱包括箱体和滤网，所述箱体的顶端具有一开口，所述滤网铺设覆盖于所述开口上。

3.如权利要求1所述的水循环系统，其特征在于，所述物理过滤部件为过滤网。

4.如权利要求1所述的水循环系统，其特征在于，所述离子传感器具有第一端口、第二端口和第三端口；

所述电化学过滤部件与所述离子传感器的第一端口连接；

所述出水阀门与所述离子传感器的第二端口连接；

所述回流阀门与所述离子传感器的第三端口及所述电化学过滤部件连接。

5.如权利要求1所述的水循环系统，其特征在于，所述进水管道设置于所述水箱上部。

6.如权利要求1所述的水循环系统，其特征在于，所述出水管道设置于所述水箱下部。

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