CN111346468A - 批量工艺气体净化系统及相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述批量工艺气体净化系统及相关方法，其包含适于在容器的外表面处使用例如气体流的一定体积的气体以在再装填步骤期间、在再装填步骤之后的冷却步骤期间或两者期间控制容器内部的温度的系统。

Description

批量工艺气体净化系统及相关方法
技术领域
本发明涉及批量工艺气体净化系统及相关方法，其包含适于在容器的外表面处使用一定体积的气体(例如，气体流)以在再装填步骤期间、在再装填步骤之后的冷却步骤期间或两者期间控制容器内部的温度的系统。
背景技术
在电子工业中，许多操作需要高纯度的特种气体，例如氢气、氩气、氦气、氧气，二氧化碳、氮气、氨气(NH3)及超洁净干燥空气，并且通常以高纯度气缸形式获得或从在使用点(例如在半导体制造厂中)处净化的批量气体源获得。高纯度气缸源能够为气态原料提供所需的高纯度水平，但是在制造设施内的多个使用点连续需要大量气体的情况下，可能不方便或不具有成本效益。
作为气缸源的替代，批量源特种气体可用于某些类型的气态原料。批量源特种气体可以加压或液化形式存储在罐车、罐卡车、大规模现场存储装置或类似者中，或者可从位于使用点或使用点附近的压气机中获取。可大量提供批量源特种气体，但批量源特种气体可能需要进行大量处理才能使气体满足所需的高纯度标准。
当使用批量源特种气体时，可使用能够连续地净化非常大量特种气体的现场净化系统来实现必要水平的高纯度及高体积。此净化系统可在制造厂内集中操作以将气态原料输送到工厂内的多个目的地，所述多个目的地可包含多个工作空间及多个制造设备(工具)。相对于提供气态原料的其它模式，中央净化系统的使用可导致效率及成本节省。
典型的现场净化系统包含至少一个(但更典型的是至少两个)净化容器，其含有用于净化特定类型的批量工艺气体的净化介质(例如，过滤介质)。在典型的现场净化系统的净化过程中，批量工艺气体流通过容器入口进入净化容器，行进通过容器内部包含的净化介质，且以经净化批量工艺气体的形式通过容器出口离开容器，所述经净化批量工艺气体接着被分配到制造设施内的一或多个不同目的地。净化介质可包含过滤介质，例如分离杂质(例如水(湿气)、碳氢化合物、微观颗粒或其它污染物)的吸附剂。净化过程在净化温度下操作。在一些系统中，净化温度的典型范围是从摄氏10度到摄氏60度。应避免过高的净化温度，因为过高的温度可能会降低净化介质分离污染物的能力，或甚至导致净化介质释放先前分离的污染物。
为保持有效性，必须周期性地再生净化容器内的净化介质。在再生过程中，关闭容器入口及出口处的阀门以使容器脱机(即，对容器向其供应气态原料的设备关闭)，并允许被加热到再生气体温度的再生气体行进通过净化容器内的过滤介质。通常，为防止容器中过滤介质的污染，再生气体是经净化气体，例如先前经净化的批量工艺气体，例如已经净化过的并任选地存储的批量工艺气体(例如，使用相同容器或对应容器)。替代地，再生气体可为除先前净化的批量工艺气体以外的气体；如果是如此，再生气体必须是高纯度的，使得其有助于移除污染物。当行进通过容器时，典型的再生气体温度超过摄氏60度，通常远远超过摄氏60度，并且可在从摄氏250到摄氏450度的范围内。
发明内容
在再生步骤之后，仅在将容器及其容纳的过滤介质冷却到有用操作温度之后，才能使净化容器恢复联机并用于继续生产。在一些系统中，再生过程包含再生步骤，随后是冷却步骤，在冷却步骤期间，使处于冷却气体温度(低于再生温度)的冷却气体行进通过净化容器内的过滤介质，以从过滤介质移除热量，并降低过滤介质的温度。冷却气体可为纯净气体，例如经净化的批量工艺气体，其可为先前被净化及存储的净化批量工艺气体，或者是从另一容器获得的经净化批量工艺气体。典型的冷却气体温度可为从摄氏10度到摄氏60度。
典型的现场净化系统包括至少两个净化容器以及随附的导管及阀门，以允许一个容器继续操作而另一容器被再生。
一方面，本发明涉及一种批量工艺气体净化器系统。所述系统包含净化器，其包含容器，所述容器具有含有净化介质的容器内部。所述系统还包含外壳，其围封所述容器并界定所述外壳内部及所述容器外部的空隙。所述外壳包含空气循环通道以允许：环境气体在正输入压力下流入所述空隙；所述环境气体在所述空隙内的非对流循环；及循环环境气体在正出口压力下从所述空隙流动到所述外壳的外部。所述空气循环通道包含：外壳入口，其允许环境气体在正输入压力下从所述外壳的所述外部流动到所述空隙中；外壳出口，其允许环境气体在正输入压力下从所述空隙流动到所述外壳的外部；及批量工艺气体循环系统，其适于致使所述批量工艺气体流入所述容器内部，通过所述净化介质并流出所述容器内部。
另一方面，本发明涉及一种使用及再生如本文所描述的批量工艺气体净化器系统的净化介质的方法。所述方法包含：使批量工艺气体在净化温度下行进通过所述净化介质，以致使所述批量工艺气体中的杂质由所述净化介质移除，并产生具有降低水平的所述杂质的经净化批量工艺气体；在杂质已被收集在所述净化介质中之后，通过使具有再生气体温度的再生气体行进通过所述净化介质来再生所述净化介质，借此所述再生气体将所述净化介质加热到再生温度以致使所收集杂质从所述净化介质移除并随所述再生气体一起从所述容器中流出；在再生所述净化介质之后，通过使冷却气体在低于所述再生温度的冷却气体温度下行进通过所述净化介质来降低所述净化介质的温度，从而冷却所述净化介质。在冷却期间，使环境空气流以低于摄氏60度的环境空气冷却温度行进通过所述空隙，其中所述环境空气：从所述系统外壳外部的位置行进通过所述外壳入口并到所述空隙中；以非对流方式在所述空隙内循环；及从所述空隙行进通过所述外壳出口到所述外壳外部的位置。
本发明的前述发明内容并非希望描述本发明的每一实施例。本发明的一或多个实施例的细节也在下文描述中阐述。通过描述及权利要求书，本发明的其它特征、目的及优点将变得显而易见。
除非另有说明，否则本文使用的所有科学及技术术语都具有所属领域中通常使用的含义。
如在本说明书及所附权利要求书中所使用，单数形式“一”及“所述”涵盖具有多个指示物的实施例，除非内容另外明确指出。
如在本说明书及所附权利要求书中所使用，术语“或”通常以包含“及/或”的意义使用，除非内容另外明确指出。
如本文所用，“具有”、“包含”、“包括”或类似者以其开放式意义使用，并且通常意指“包含(但不限于)”。应理解，术语“由……组成”及“基本上由……组成”归入术语“包括”及类似者中。
附图说明
图1是根据本发明的气体净化系统在半导体制造厂中的使用的一个实施例的示意图。
图2是根据本发明的气体净化系统的一个实施例的一部分的示意图。
图3A、3B及3C分别是在净化过程、再生过程的再生步骤及再生过程的冷却步骤期间的气体净化系统的一个实施例的一部分的示意图。
具体实施方式
以下描述涉及在净化容器的再生过程中实现更快冷却步骤的方法及设备，所述再生过程包括再生步骤，在所述再生步骤期间，加热净化容器及其过滤介质的内容物，随后进行冷却步骤，在所述冷却步骤期间，冷却净化容器及其内容物。
更快的再生过程带来许多优点。再生过程在再生步骤期间消耗一定量的再生气体，而在冷却步骤中消耗一定量的冷却气体。这些气体中的每一者通常是经净化批量工艺气体，其先前已由正在再生的净化系统(或对应物)净化，且将以其它方式用于制造操作。通过减少在冷却步骤期间消耗的冷却气体的总量，减少用于执行再生过程的冷却步骤的时间量可节省冷却气体。并且，由于净化容器在包含冷却步骤的再生过程期间必须脱机，因此双容器净化系统的峰值容量减少一半。更快的再生过程(包含冷却步骤)减少此缺点。在再生期间，由双容器系统的冗余提供的安全性丧失。更快的再生过程减少此缺点。
本发明的方法及系统涉及在再生步骤之后的冷却步骤，其中冷却步骤使用行进通过净化容器的冷却气体以降低容纳在容器内部处的过滤介质的温度。除冷却气体在容器内部处的流动之外，所述方法及系统还涉及在冷却步骤期间通过在容器外部使用非对流气流来增加对容器温度的控制。
根据本发明，容器容纳在外壳中，所述外壳是大体上封闭结构，其包含侧壁、地板或底部及顶部。外壳界定围绕容器、在容器的外部与外壳的内部之间界定有限量的空间，所述空间在本文中被称为“空隙”。尽管外壳大体上是封闭的，但其在外壳的壁、地板及底部中还包含至少两个空气循环通道(例如，入口及出口)，其允许空气或另一环境气体的有用流行进到空隙中、行进通过空隙并离开空隙。空气循环通道的大小及放置允许有用体积的空气(或另一环境气体)流入外壳、通过空隙并流出外壳，其中空气的体积流量足以从容器移除所需量的热量以按所需温度降低速率降低容器及其内容物的温度。
通过空隙的空气流可为“强制的”或“非对流的”。举例来说，可使用例如来自风扇或其它空气循环装置的机械动力来给予空气移动，以致使空气流动通过空隙。强制(非对流)空气流与某些其它形式的空气流不同，某些其它形式的空气流可能被认为是对流的，被动的或仅仅是偶然的(归因于外壳外部的空气移动)，但也可能会或以其它方式发生在如上文描述的容纳加热容器的空隙中。
在如所描述的系统或方法中，在空隙内由“对流”引起的空气流(即“对流”空气流)被认为是空隙内的空气的运动(流动)，其大体上或完全源自位于空隙内的加热容器的表面处或附近的空气与在空隙内但远离表面的附近空气相比的温度差及所得密度差，其中温度差由热能从加热容器转移到位于表面处或附近的空气引起；在此情况下，重力将导致不同温度及密度的空气团在空隙内移动。空隙内的此类型的对流空气循环可偶然发生在未如本文所描述那样设计的净化器系统中，以在再生步骤之后及在通过使冷却气体行进通过容器内部而冷却容器的内部的步骤期间，出于从加热容器吸收及移除热能的特定目的，使用通过空隙的强制或“非对流”空气流。
如本文所使用，空隙内的“非对流”空气流包含通过将能量机械地施加到一定体积的空气上而产生的空气流的类型(“机械辅助空气移动”或“强制”空气移动)，与由空隙中的空气吸收来自加热容器的热能而产生的气流类型相反；非对流空气流可由通过使用风扇或其它机械叶轮机械地传递给空气的能量产生，使得空气被引导(抽出或吹出)通过外壳的入口，进入并通过空隙，然后通过出口被引导出外壳。
当致使环境气体流动通过空隙时，入口及出口经设计及适配(例如，在其大小及作为外壳的部分的位置方面)以专门容置具有体积(体积流动速率)及温度(例如，环境温度)的环境气体(例如，空气)流以引起容纳在外壳中的加热容器的加速或快速冷却。引起非对流的机械能量源(例如，风扇)可位于外壳内或外壳外部，例如在与外壳内部有一定距离但与外壳内部流体连通的导管中。
在根据本发明的设备中，净化容器大体上容纳在净化容器外壳中，这创建了在外壳内部且在容器外部的空隙。净化容器外壳围封单个净化容器，且因此与净化系统壳体有区别，所述净化系统壳体可围封两个或更多个容器(每一容器也容纳在单独外壳中)，并且可围封整个净化系统的全部或大部分。然而，在一些实施例中，净化容器外壳可与净化系统壳体共享一或多个边界，例如地板或下边界，天花板或上边界或一或多个壁。净化容器外壳同样与较大外壳有区别，所述较大外壳例如其中安装有净化系统的房间、建筑物(例如，工厂)或建筑物的一部分。在一些实施例中，容器是圆柱形的并且外壳是矩形或盒形的。间隙距离在外壳的拐角处较大，且在沿拐角之间的壁的位置处较小。在沿壁且在拐角之间的位置处，容器与外壳壁之间的最小距离可为2英寸、一英寸或半英寸。针对直径为36英寸的实例容器，容器与外壳的拐角之间的距离可在大约26到大约28英寸的范围内；针对较大或较小直径的圆柱形容器，所述距离将为相对较大或较小距离。
净化容器外壳包含至少一个外壳入口，以允许环境大气到空隙中的非对流流动。入口可连接到导管及环境空气源，可(例如，通过风扇)致使所述环境空气流动通过入口并进入空隙。环境空气可从任何相对较干净的空气源中获取，并且不需要净化，可通过过滤或可不通过过滤进行处理。空气(例如，“环境气体”)可例如从含有净化器系统但是远离(通常接近或远离)净化器系统的工厂的位置供应，或者可替代地从工厂外部的位置供应。当引入到空隙时环境空气的温度可为低于容纳在空隙中的容器的温度的温度，例如，环境空气温度在从华氏30到120度的范围内，例如从华氏40或50度到华氏75或80度。
有用或优选入口的尺寸可以至少每分钟50到400立方英尺(例如每分钟100到300立方英尺)的流动速率容置环境空气的空气流。入口的实例大小(即入口开口的面积)可在大约7平方英寸到大约100平方英寸的范围内，例如，从15到大约75平方英寸，并且可使用挡板或其它封闭装置打开或关闭。
外壳入口可为单个开口，并且可任选地并且优选地适于允许通过导管或另一种形式的流体导管与环境大气流体连通。外壳入口装备有入口风门以选择性地打开及关闭外壳入口，以选择性地允许或阻止空气或另一种环境气体流动通过入口并进入空隙。入口风门可能够手动操作或通过伺服机构、电动机、气动致动器或类似者进行操作。入口风门可能够进行远程或自动化操作，其包含由计算机处理单元引导的操作。入口区别于较小开口(例如，上文所指定的“通孔”)，所述较小开口将仅允许少量且偶然的被动对流空气流。
净化容器外壳包含至少一个外壳出口，以允许气体或空气从空隙流出到环境大气中。有用或优选出口的尺寸可以至少每分钟50到400立方英尺(例如每分钟100到300立方英尺)的流动速率容置环境空气的空气流。出口的大小(即出口开口的面积)可在大约7平方英寸到大约100平方英寸的范围内，例如，从15到大约75平方英寸，并且可使用挡板或其它封闭装置打开或关闭。
在正压力下致使环境气体通过入口流入空隙，所述正压力是指大于外壳外部位置处的环境压力的压力。举例来说，环境气体可作为压力(在入口处测量)比环境压力高至少50托(例如在50、100或200托直到400、500、600或700托的范围内)的气体进入外壳。当气体流动通过空隙时，环境气体的压力(即空隙处的压力)也可大于环境压力，例如，比环境压力大至少20或40托。
外壳出口可为单个开口，并且可任选地并且优选地通过管道系统与环境大气连通。外壳出口装备有出口风门以选择性地打开及关闭外壳出口，以选择性地允许或阻止空气流出空隙。出口风门可能够手动操作或通过伺服机构、电动机、气动致动器或类似者进行操作。出口风门可能够进行远程或自动化操作，其包含由计算机处理单元引导的操作。
与空气循环通道不同，净化容器外壳(例如在侧壁、顶部或底部)还可任选地装备有小开口(例如“通孔”)，所述小开口经设计以允许从外壳的外部到内部的各种导管、电布线或缆线、流体管线及类似者的通道，以用于操作气体净化系统。外壳结构还可包含小通风孔、裂缝或其它小开口，其不被视为本文所描述的空气循环通道，这至少是因为所述类型的开口不是出于引起通过空隙的强制(非对流)空气流来降低外壳中容纳的加热容器的温度的目的来设计或使用的。
净化容器外壳可顺便用作用于形成气体净化系统操作的一部分的各种导管、缆线，阀及类似者的安装结构。理想的是，净化容器的外表面与空隙中的空气或气体直接接触，以便于允许外表面与引起流动通过空隙的空气或气体之间的有效热转移。在此类实施例中，净化容器没有被任何外部物品(例如加热毯、隔热毯或类似者)部分或全部覆盖。
在某些有用的或优选实例系统中，净化容器外壳可装备有一或多个风扇、叶轮或其它空气移动设备，在本文中统称为“风扇”。举例来说，净化容器外壳可装备有一或多个入口风扇，其经配置以通过外壳入口将环境气体或空气吸入空隙。替代地或另外，净化容器外壳可装备有一或多个出口风扇，其经配置以通过外壳出口将气体或空气从空隙排出。
替代地或另外，外壳可在外壳的内部(即，在空隙内)装备有一或多个循环风扇，其经配置以使气体或空气在空隙内循环。在各种实施例中，净化容器外壳可装备有入口风扇、出口风扇或空隙循环风扇的任何组合。此风扇可位于净化容器外壳内，或者在各种实施例中，风扇或其部分可位于净化容器外壳外部。
在有用或优选系统中，外壳可包含一或多个加热器、热交换器、散热器或其它热传输设备，在本文中统称为“加热器”。加热器通常经配置以使得其可选择性地增加净化容器外壳内空隙中气体或空气的温度。加热器可位于外壳的内部，即在空隙内。在一些实施例中，主要负责加热再生气体的加热器可位于外壳中或附接到外壳，使得逸出加热器的废热可用于加热空隙内的气态大气。通常，加热器直接对空隙内的气体或空气进行操作。通常，加热器不直接对净化容器进行操作或与其接触。
根据本文所描述的方法，再生过程包含再生步骤，在所述再生步骤期间，致使一定量的加热流体行进通过容器的内部以从容纳在其中的过滤介质移除污染物，随后是冷却步骤，在所述冷却步骤期间也使流体行进通过容器内部及过滤介质，以降低两者的温度。
在再生步骤期间，操作容器入口及出口处的阀以使容器相对于制造装备脱机，并允许加热到再生气体温度的再生气体行进通过净化容器内的净化介质。典型的再生气体温度超过摄氏60度，通常远超过摄氏60度，并且可在从摄氏250到450度的范围内。在再生步骤期间，在本发明的设备的操作中，外壳的入口及出口两者都关闭，使得热空气在净化容器外壳内(即，在空隙内)保持热。空隙处的热空气可导致容器及容器中的过滤介质的温度更高，借此减少再生步骤所需的时间量。任选地，可在再生步骤期间打开位于空隙中的循环风扇以使空隙中的气体或空气循环，以使净化容器周围的温度分布更均匀，这也可减少再生所需的时间量。任选地，容纳在空隙中的加热器也可在再生步骤期间打开，以增加空隙中的气体或空气的温度，并借此使再生加速。
在冷却步骤期间，使在冷却气体温度下的冷却气体行进通过净化容器内的净化介质以辅助冷却。冷却气体的温度(“冷却气体温度”)低于容器或其容纳的过滤介质的温度。典型的冷却气体温度在摄氏10度到摄氏40度之间，例如从摄氏10到20、25或30度。再生净化容器必须冷却到适当的净化温度，例如低于约摄氏40或30度，例如冷却到从摄氏20到25或20到30度的范围内温度，才能恢复联机。
在本发明的设备的操作中，入口风门及出口风门两者都在冷却步骤期间打开，以允许来自环境大气的在环境气体温度下的环境气体(例如，环境空气)，进入空隙并流动通过空隙以从空隙及容器移除热量，这可优选地减少冷却步骤所需的时间量。环境气体温度应低于被冷却容器的温度。典型的环境气体温度可在摄氏10度到摄氏30度之间，例如从摄氏10到20、25或30度。
任选地，可在冷却步骤期间打开循环风扇，以使气体或空气在空隙中循环。任选地，在冷却步骤期间打开入口处、出口处或两者的风扇，以将环境气体或空气吸入空隙，使空气行进通过空隙，然后使空气从空隙流动通过出口。通常，在冷却步骤期间，关闭空隙中的任何加热器。
在图1呈现根据本发明的现场净化系统的一个实施例。第一批量气体源420(例如罐)含有在洁净室制造系统中有用的高纯度特种气体(例如“清洁干燥空气”)的供应。第二批量气体源425含有第二高纯度特种气体的供应，例如可用于电子半导体生产的第二高纯度特种气体，例如氢气、氩气、氦气、氧气、二氧化碳、氮气或氨气(NH3)。批量气体源420、425可位于工厂建筑物800外部。批量气体通过管道430、435被供应到净化系统500、510。经净化的清洁干燥空气通过管道550被供应到洁净室600、601、602、603。净化的特种气体通过管道560供应到工作站700、701、702、703。净化系统500、510集中操作，从而将多种气体输送到制造设施内的多个目的地。
参考图2，描绘根据本发明的气体净化系统10的一个实施例的一部分。气体净化系统10包含净化容器110及310。第一净化容器110大体上在所有侧上被围封在第一净化容器外壳120中，这在第一净化容器外壳120内部且在第一净化容器110外部创建第一空隙130。同样地，第二净化容器310大体上在所有侧上被围封在第二净化容器外壳320中，这在第二净化容器外壳120内部且在第二净化容器110外部创建第一空隙330。
净化系统壳体15在第一净化容器外壳120及第二净化容器外壳320的外部。
每一净化容器110、310的内部含有净化介质(未展示)。每一净化容器110、310的内部由容器入口导管150、350及容器出口导管140、340接达。图中所展示的容器入口导管150、350及容器出口导管140、340的位置仅仅是示范性的，并且可设想其它配置，例如包含容器入口导管150、350的位置及容器出口导管140、340的位置相互交换。在净化过程期间，即，净化用于制造步骤的批量工艺气体的过程中，容器入口阀152、352可用于选择通过批量工艺气体入口导管154、354来自批量工艺气体源(未展示)的输入。在再生过程期间，容器入口阀152、352可用于选择通过再生气体入口导管156、356来自再生气体源(未展示)的输入。
通过使再生气体行进通过再生气体加热器190、390将再生气体加热到再生气体温度。再生气体加热器190、390位于净化容器外壳120、320的内部(如所展示)，即在空隙130、330处，但是可替代地位于净化容器外壳120、320的外部(未展示)。在净化过程期间，容器出口阀142、342可用于选择通过净化的批量工艺气体出口导管144、344到净化的批量工艺气体分配系统(未展示)的输出。在再生过程期间，容器出口阀142、342可用于选择通过再生气体出口导管146、346到再生气体目的地(未展示)的输出。取决于所使用的再生气体的类型，再生气体目的地可为存储、分离或释放到大气。在典型操作期间，净化容器110、310中的仅一者在任何一个时间被再生，在此期间，另一容器通常参与净化过程。
净化容器外壳120、320包含可使用入口风门165、365打开或关闭的外壳入口160、360，以及可使用出口风门175、375打开或关闭的外壳出口170、370。净化容器外壳120、320可任选地包含循环风扇180、380。净化容器外壳120、320可任选地包含加热器190、390。在任何一个时间通常仅对一个容器执行的再生过程的再生步骤期间，关闭入口风门165、365及出口风门175、375。可打开循环风扇180、380。打开再生气体加热器190、390。在再生过程的冷却步骤期间，打开入口风门165、365及出口风门175、375。可打开循环风扇180、380。关闭再生气体加热器190、390。
参考图3A，在净化过程期间，容器入口阀152用于选择通过批量工艺气体入口导管154来自批量工艺气体源(未展示)的输入，并通过容器入口导管150将在净化气体温度下的气体输送到净化容器110的内部。经净化气体通过容器出口导管140离开净化容器110。容器出口阀142用于选择通过经净化的批量工艺气体出口导管144到经净化的批量工艺气体分配系统(未展示)的输出。外壳入口160上方的入口风门165及外壳出口170上方的出口风门175两者都可打开以允许环境大气在净化容器外壳120内部的空隙130中被动循环。
参考图3B，在再生过程的再生步骤期间，容器入口阀152用于选择通过再生气体入口导管156来自再生气体源(未展示)的输入，所述再生气体行进通过再生气体加热器190以被加热到再生气体温度。再生气体通过容器入口导管150输送到净化容器110的内部。再生气体通过容器出口导管140离开净化容器110。容器出口阀142用于选择到再生气体出口导管146的输出。关闭外壳入口160上方的入口风门165及外壳出口170上方的出口风门175以将热量保留在净化容器外壳120内部的空隙130中。打开循环风扇180以在空隙130中分配热量。
参考图3C，在再生过程的冷却步骤期间，容器入口阀152用于选择在冷却气体温度下通过冷却气体入口导管156来自冷却气体源(未展示)的输入，所述冷却气体源通常是与再生气体源(如所描绘)相同的源。冷却气体通过容器入口导管150输送到净化容器110的内部。冷却气体通过容器出口导管140离开净化容器110。容器出口阀142用于选择到冷却气体出口导管146的输出，冷却气体出口导管146通常是与再生气体出口(如所描绘)相同的输出。外壳入口160上方的入口风门165及外壳出口170上方的出口风门175打开，以允许环境大气在净化容器外壳120内部的空隙130中循环。打开循环风扇180以分配空隙130中的冷却环境空气。
根据某些优选方法，相较于不包含使环境空气的强制流行进通过空隙的步骤的相当(以其它方式等同)的方法，可以减少的时间执行用包含使环境空气的强制(非对流)流行进通过空隙的方法通过使用如所描述的系统(其包含如所描述的空气循环通道)执行的冷却步骤。作为一个实例，冷却步骤可为在温度为摄氏25度的环境空气的强制流下实行的步骤，其将净化介质的温度降低到低于摄氏60度，其中将净化介质的温度降低到低于60度所需的时间小于在不使环境空气在环境气体冷却温度下行进通过空隙的情况下将净化介质的温度降低到低于60度所需的时间的百分之四十、百分之五十或百分之六十。
在第一方面，一种批量工艺气体净化器系统，其包括：净化器，其包括容器，所述容器具有含有净化介质的容器内部；外壳，其围封所述容器并界定在所述外壳内部且在所述容器外部的空隙；空气循环通道，其在所述外壳中以允许：环境气体在正输入压力下流入所述空隙；所述所述环境气体在空隙内的非对流循环；及循环环境气体在负出口压力下从所述空隙流动到所述外壳的外部；所述空气循环通道包括：外壳入口，其允许环境气体在正输入压力下从所述外壳的所述外部流动到所述空隙中；外壳出口，其允许环境气体在正输入压力下从所述空隙流动到所述外壳的外部；及批量工艺气体循环系统，其适于致使所述批量工艺气体流入所述容器内部，通过所述净化介质并流出所述容器内部。
根据所述第一方面的第二方面，其中所述外壳入口具有至少7平方英寸的开口面积。
根据所述第一或第二方面的第三方面，其中所述外壳出口具有至少7平方英寸的开口面积。
根据任一前述方面的第四方面，其中所述外壳入口适于接收入口管道系统的附接。
根据任一前述方面的第五方面，其中所述外壳出口适于接纳出口管道系统的附接。
根据任一前述方面的第六方面，其进一步包括入口风门以打开及关闭所述外壳入口。
根据第六方面的第七方面，其中所述入口风门装备有能够打开或关闭所述入口风门的入口致动器。
根据任一前述方面的第八方面，其进一步包括出口风门以打开及关闭所述外壳出口。
根据任一前述方面的第九方面，其进一步包括循环风扇，所述循环风扇包括位于所述空隙内的叶轮以使气态流体在所述空隙内循环。
根据任一前述方面的第十方面，其中除所述外壳入口及所述外壳出口之外，所述外壳不包括开口面积为10cm2或更大的开口，其中用在适当的地方行进通过通孔的任何物品测量通孔的开口面积。
根据任一前述方面的第十一方面，其中所述外壳入口位于所述外壳的顶板上，并且所述外壳出口位于所述外壳的顶板上。
根据任一前述方面的第十二方面，其中所述正输入压力超过所述外壳外部的环境压力至少50托。
根据任一前述方面的第十三方面，其中所述空隙具有超过所述外壳外部的环境压力至少20托的正压力。
根据任一前述方面的第十四方面，其中所述批量工艺气体循环系统包括能够在所述批量气体流入所述容器内部之前加热所述批量工艺气体的加热器。
根据任一前述方面的第十五方面，其中所述批量工艺气体循环系统包含：容器入口，其将供应批量工艺气体引导到所述容器；以及容器出口，其在经净化的批量工艺气体行进通过过滤介质之后从所述容器引导经净化的批量工艺气体。
根据任一前述方面的第十六方面，其进一步包括：第二净化器，其包括第二容器，所述第二容器具有含有第二净化介质的第二容器内部；第二外壳，其围封所述第二容器并界定在所述第二外壳内部且在所述第二容器外部的第二空隙；第二空气循环通道，其在所述第二外壳中以允许：环境气体在第二正输入压力下流入所述第二空隙；所述环境气体在所述第二空隙内的非对流循环；及经循环环境气体在第二正出口压力下从所述第二空隙流动到所述第二外壳的外部；所述第二空气循环通道包括：第二外壳入口，其允许环境气体在第二正输入压力下从所述第二外壳的所述外部第二流动到所述第二空隙中；第二外壳出口，其允许环境气体在第二正输入压力下从所述第二空隙流动到所述第二外壳的外部；及第二批量工艺气体循环系统，其适于致使所述批量工艺气体流入所述第二容器内部，通过所述第二净化介质并流出所述第二容器内部。
在第十七方面，一种再生批量工艺气体净化器系统的净化介质的方法，所述气体净化器系统包括：净化器，其包括容器，所述容器具有含有净化介质的容器内部；外壳，其围封所述容器并界定在所述外壳内部且在所述容器外部的空隙，所述外壳包括：外壳入口，其允许环境气体流入所述空隙；外壳出口，其允许环境气体从所述空隙流动；及批量工艺气体循环系统，其适于致使所述批量工艺气体流入所述容器内部，通过所述净化介质，并流出所述容器内部，所述方法包括：使批量工艺气体在净化温度下行进通过所述净化介质，以致使所述批量工艺气体中的杂质由所述净化介质移除，并产生具有降低水平的所述杂质的净化批量工艺气体；在杂质已被收集在所述净化介质中之后，通过使具有再生气体温度的再生气体行进通过所述净化介质来再生所述净化介质，借此所述再生气体将所述净化介质加热到再生温度以致使所收集杂质从所述净化介质移除并随所述再生气体一起从所述容器中流出；在再生所述净化介质之后，通过使冷却气体在低于所述再生温度的冷却气体温度下行进通过所述净化介质来降低所述净化介质的温度，从而冷却所述净化介质；在冷却期间，使环境空气流在低于摄氏60度的环境空气冷却温度下行进通过所述空隙：使所述环境空气从所述系统外壳外部的位置行进通过所述外壳入口并到所述空隙中；使所述环境空气以非对流方式在所述空隙内循环；及使所述环境空气从所述空隙行进通过所述外壳出口到所述外壳外部的位置。
根据第十七方面的第十八方面，其中所述净化温度在从摄氏10度到摄氏40度的范围内。
根据第十七或第十八方面的第十九方面，其包括在冷却期间将所述净化介质的所述温度降低到低于摄氏60度，其中将所述净化介质的所述温度降低到低于60度所需的时间小于在不使所述环境空气在环境空气冷却温度下行进通过所述空隙的情况下将所述净化介质的所述温度降低到低于60度所需的时间的百分之五十。
根据第十七到第十九方面中任一方面的第二十方面，其中所述批量工艺气体选自：氢气、氩气、氦气、氧气、二氧化碳、氮气、氨气(NH3)及超洁净干燥空气。
根据第十七到第二十方面中任一方面的第二十一方面，其中所述冷却气体温度在从摄氏10度到摄氏40度的范围内。
根据第十七到第二十一方面中任一方面的第二十二方面，其中所述环境气体温度在从摄氏10度到摄氏40度的范围内。
在不脱离本发明的范围及原理的情况下，本发明的各种修改及变更对于所属领域的技术人员将变得显而易见，并且应理解，本发明不应过度地限于以上所阐述的说明性实施例。

Claims (10)

1.一种批量工艺气体净化器系统，其包括：
净化器，其包括容器，所述容器具有含有净化介质的容器内部，
外壳，其围封所述容器并界定在所述外壳内部且在所述容器外部的空隙，空气循环通道，其在所述外壳中以允许：
环境气体在正输入压力下流入所述空隙；
所述环境气体在所述空隙内的非对流循环；及
循环环境气体在正出口压力下从所述空隙流动到所述外壳的外部；
所述空气循环通道包括：
外壳入口，其允许环境气体在正输入压力下从所述外壳的所述外部流动到所述空隙中；
外壳出口，其允许环境气体在正输入压力下从所述空隙流动到所述外壳的外部；及
批量工艺气体循环系统，其适于致使所述批量工艺气体流入所述容器内部，通过所述净化介质并流出所述容器内部。
2.根据权利要求1所述的批量工艺气体净化器系统，其中所述外壳入口具有至少7平方英寸的开口面积。
3.根据权利要求1所述的批量工艺气体净化器系统，其中所述外壳出口具有至少7平方英寸的开口面积。
4.根据权利要求1所述的批量工艺气体净化器系统，其中所述外壳入口适于接纳入口管道系统的附接。
5.根据权利要求1所述的批量工艺气体净化器系统，其中所述外壳出口适于接纳出口管道系统的附接。
6.根据权利要求1所述的批量工艺气体净化器系统，其进一步包括循环风扇，所述循环风扇包括位于所述空隙内的叶轮以使气态流体在所述空隙内循环。
7.根据权利要求1所述的批量工艺气体净化器系统，其进一步包括：
第二净化器，其包括第二容器，所述第二容器具有含有第二净化介质的第二容器内部，
第二外壳，其围封所述第二容器并界定在所述第二外壳内部且在所述第二容器外部的第二空隙，
第二空气循环通道，其在所述第二外壳中以允许：
环境气体在第二正输入压力下流入所述第二空隙；
所述环境气体在所述第二空隙内的非对流循环；及
循环环境气体在第二负出口压力下从所述第二空隙流动到所述第二外壳的外部；
所述第二空气循环通道包括：
第二外壳入口，其允许环境气体在第二正输入压力下从所述第二外壳的所述外部第二流动到所述第二空隙中；
第二外壳出口，其允许环境气体在第二正输入压力下从所述第二空隙流动到所述第二外壳的外部；及
第二批量工艺气体循环系统，其适于致使所述批量工艺气体流入所述第二容器内部，通过所述第二净化介质并流出所述第二容器内部。
8.一种再生批量工艺气体净化器系统的净化介质的方法，所述气体净化器系统包括：
净化器，其包括容器，所述容器具有含有净化介质的容器内部，
外壳，其围封所述容器并界定在所述外壳内部且在所述容器外部的空隙，所述外壳包括：
外壳入口，其允许环境气体流入所述空隙，
外壳出口，其允许环境气体从所述空隙流动，及
批量工艺气体循环系统，其适于致使所述批量工艺气体流入所述容器内部，通过所述净化介质，并流出所述容器内部，所述方法包括：
使批量工艺气体在净化温度下行进通过所述净化介质，以致使所述批量工艺气体中的杂质由所述净化介质移除，并产生具有降低水平的所述杂质的净化批量工艺气体，
在杂质已被收集在所述净化介质中之后，通过使具有再生气体温度的再生气体行进通过所述净化介质来再生所述净化介质，借此所述再生气体将所述净化介质加热到再生温度以致使所收集杂质从所述净化介质移除并随所述再生气体一起从所述容器中流出，
在再生所述净化介质之后，通过使冷却气体在低于所述再生温度的冷却气体温度下行进通过所述净化介质来降低所述净化介质的温度，从而冷却所述净化介质，在冷却期间，使环境空气流以低于摄氏60度的环境空气冷却温度行进通过所述空隙：
使所述环境空气从所述系统外壳外部的位置行进通过所述外壳入口并到所述空隙中，
使所述环境空气以非对流方式在所述空隙内循环，及
使所述环境空气从所述空隙行进通过所述外壳出口到所述外壳外部的位置。
9.根据权利要求8所述的方法，其包括在冷却期间将所述净化介质的所述温度降低到低于摄氏60度，其中将所述净化介质的所述温度降低到低于60度所需的时间小于在不使所述环境空气在环境空气冷却温度行进通过所述空隙的情况下将所述净化介质的所述温度降低到低于60度所需的时间的百分之五十。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述批量工艺气体选自：氢气、氩气、氦气、氧气、二氧化碳、氮气、氨气NH3及超洁净干燥空气。
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