CN112461017B - 热缓冲罐、采用此罐的液体供给装置及热缓冲方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热缓冲罐、采用此罐的液体供给装置及热缓冲方法，包括罐体及其罐内腔体，罐体顶部设有若干个用于引导液体流入罐内腔体空腔内的进液端口，且不同位置处的进液端口的引入液流流路延长线相互间形成倾斜的倾斜夹角分布结构；罐体顶部设有用于引导浸没液体流出罐内腔体的出液端口，出液端口下方连接设置出液导管，出液导管另一端延伸至罐内腔体的底部容积空间区域，并与罐内腔体的底部内壁具有高度间隔距离。液体经进液端口引导在热缓冲罐体内形成冲击紊流，向下混合流动再从出液导管向上流出，延长液体流在罐内的流动路程和时间，实现了对液体流的温度和流量双重缓冲，增强了对液体流的热缓冲效果。

Description

热缓冲罐、采用此罐的液体供给装置及热缓冲方法

技术领域

本发明涉及一种热缓冲罐以及包含这种热缓冲罐的液体供给装置，一种使用于流体控制系统中的热缓冲罐、采用此罐的液体供给装置及热缓冲方法。

背景技术

在流体控制系统中，为满足多样化、差异化生产需求，例如浸没式光刻机中的浸没液体控制系统，需要对被控制流体在温度、流量和洁净度等特性参数上实现可靠稳定输出，而通常用于对流体进行温度控制调节的加热器或冷凝器等温度调节器，由于温度调节器在空间上的加热不均匀可能导致不同位置处的液体受热不均存在温差；并且由于温度调节器的热调节功率波动和流体流量波动等原因，流体经过温度调节组件后存在随时间变化的温度波动现象，导致经温度调节后的流体仍不满足控制需求。

公告日为2018年2月23日的授权专利号ZL201720454721.9公开了一种用于压力容器的温度调节装置，该发明专利通过加热或降温液体的方法控制液体在其内部时液体的温度，该发明专利在其顶部设有用于液体流入其内部的入口，该发明专利在其内侧壁中分别设有加温板层和制冷板层，两板层作为制热源或制冷源经内侧内侧壁通过热量交换，使得液体加热或降温至恒定温度；然而由于加温板层和制冷板层只能与外侧液体相接触交换热量，导致内侧液体出现温度变化滞后，形成内外两侧液体温度不均，而该发明专利并未设置相应措施，直接在其底部设置出口，经加热或制冷后的液体直接向下流出，流出液体依旧具有温度冷热不均的特性。

公告日为2017年5月10日的授权专利号ZL201610973704.6公开了一种低温流体温度调节装置，该发明专利将需要进行温度控制的流体划分为两路，一路无任何处理，另一路先通入换热芯，与设置于换热芯外侧的冷却介质进行热交换，实现热交换的流体和未处理的流体两者按需要温度，通过调节阀控制两者比例进入混合管道混合。该发明专利为实现其相应功能，在换热前后和混合前后设置多个温度和流量传感器，以保证混合两者的精确配比。但是这种温度调节装置难以解决流体温度随时间的波动并且控制方案复杂；而为了保证其长久使用，还需在该发明专利内部或外部设置校准仪器以保证传感器精度，增加了操作复杂度和使用成本。

发明内容

本发明为解决现有使用于流体控制系统中的热缓冲处理技术存在着温度冷热不均，热缓冲效果较差，或者热缓冲处理结构复杂、热缓冲操作复杂，热缓冲使用成本较高等现状而提供的一种结构简单，能有效提高增强热缓冲对流效果，提高热缓冲温度均匀稳定性、提高热缓冲效果和稳定性的热缓冲罐、采用此罐的液体供给装置及热缓冲方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种热缓冲罐，其特征在于：所述热缓冲罐包括罐体及其封闭的罐内腔体，所述的罐体顶部设有若干个用于引导液体流入罐内腔体的进液端口，且不同位置处的进液端口的引入液流流路延长线相互间形成倾斜的倾斜夹角分布结构；罐体顶部设有用于引导液体流出罐内腔体的出液端口，出液端口下方连接设置出液导管，出液导管另一端延伸至罐内腔体的底部容积空间区域，并与罐内腔体的底部内壁具有高度间隔距离。通过进液端口的倾斜向下引流及出液导管的向上引流，延长了液体流在热缓冲腔体内的流动路程和时间，实现了对液体流的温度和流量双重缓冲，该热缓冲技术处理结构简单，能有效提高热缓冲温度均匀稳定性和增强热缓冲对流效果。

作为优选，所述的进液端口内部流路的延长线均指向空腔内部的轴线。提高对出液导管外壁的热缓冲冲击流效果，增强液体流的紊乱程度，增强热对流效果。

作为优选，所述的进液端口内部液流流路的延长线均指向罐内腔体内部的腔体中轴线，且分别与腔体中轴线成30°～60°的夹角。提高对出液导管外壁的热缓冲冲击流效果，增强液体流的紊乱程度，增强热对流效果。

作为优选，所述的罐体顶部设有若干个用于引导冲扫气体流入罐内腔体的进气端口，且进气端口的引入气流流路延长线相互间形成倾斜的倾斜夹角分布结构。实现对废液、废气的排出吹送引流效果，气体吹扫流路，有效排出热缓冲罐使用结束后残留在热缓冲罐内腔体内的废液，避免污染热缓冲腔体。

作为优选，所述的进气端口内部气流流路的延长线均指向罐内腔体内部的腔体中轴线，且分别与腔体中轴线成30°～60°的夹角。提高对废液、废气的排出吹送引流效果，气体吹扫流路，有效排出热缓冲罐使用结束后残留在热缓冲罐内腔体内的废液，避免污染热缓冲腔体。

作为优选，所述的热缓冲罐体底部设有排放端口，排放端口用于引导罐内腔体内液体或气体经过排放端口流出罐内腔体。提高对罐内腔体的废液废气及时排放处理有效性。

作为优选，所述的罐体顶部的进液端口和进气端口分别在罐体顶部上相互依次成间隔排列的环状或方形状分布结构，出液端口设于环状或方形状分布结构的中心位置处。提高液体流进入罐内腔体后对出液导管的壁面的冲击，并且液体流间也会发生相互冲击，导致罐内腔体内液体流的紊乱程度增加，从而增强了液体流的热对流过程，增强了对液体流的缓冲效果。

作为优选，所述的进液端口内部流路的轴线在水平面上的投影均相切于同一个圆心位于罐内腔体中轴线上的布局圆，且布局圆的直径尺寸大于出液导管的外直径尺寸；通过这种设置，液体流流入罐内腔体后会沿螺旋线性路径一边旋转一边向下流动，液体流的旋转流动延长了流动路程和时间，从而增强了对液体流的热缓冲效果。

本发明申请的另一个发明目的在于提供一种液体供给装置，其特征在于：包括液体供给模块、用液单元、排放模块、温度调节组件和上述技术方案之一所述的热缓冲罐，热缓冲罐体通过上述技术方案之一所述的出液端口与用液单元相连接，液体供给模块通过温度调节组件以及上述技术方案之一所述的进液端口供给输入至热缓冲罐体，热缓冲罐体通过排放端口与排放模块相连接。通过在液体供给装置中使用本发明涉及的热缓冲罐，使得液体于罐内得到充分缓冲和温度均匀，改善了输出液体流的温度均匀性和稳定性。

本发明申请的又一个发明目的在于提供一种热缓冲罐的热缓冲方法，其特征在于：包括如下热缓冲方法

A1.常规工作时,排放端口处于封闭状态；

A2.液体供给模块将需要进行热缓冲处理的液体，分成若干路分别沿各自相对应的进液端口被供给注入罐内腔体，形成若干股供给液体流进入罐内腔体的空腔内；

A3.若干股液体流进入罐内腔体后向下流动至罐内腔体的底部容积空间，再沿出液导管的内部流路向上流动并经过出液端口流出罐内腔体以及热缓冲罐；

A4.在上述第A2～第A3步骤中，罐内腔体具有积蓄浸液的作用，罐内腔体内不同温度的液体在罐内腔体内发生热量传递，趋向于使罐内腔体内的液体变为相等的温度，起到了改善液体流在空间和时间上的温度均匀性的作用；

A5.在上述第A2～第A3步骤中，液体供给输入液体采用为经进液端口向下流动再从出液导管向上流动的液体流路，延长了液体流在罐内腔体内的流动路程和时间；并且出液导管内部和外部的液体流也可以发生热量传递，从而增强了对液体流的热缓冲效果；

A6.在上述第A2～第A3步骤中，由于不同位置处进液端口间的倾斜夹角分布结构引导，若干股液体流进入罐内腔体内后冲击向出液导管的壁面，并且液体流间也会发生相互冲击，导致罐内腔体的空腔内液体流的紊乱程度增加，从而增强了液体流的热对流过程，增强了对液体流的缓冲效果；

A7.当热缓冲罐使用结束后，需要将残留液体排放出热缓冲罐时，关闭出液端口，打开排放端口，将残留液体排放出热缓冲罐以避免造成污染；

A8.在上述第A7步骤中，根据排放需求情况，通过进气端口向罐内腔体内供给吹扫气体流，对罐内腔体吹扫一段时间后可以将残留液体更有效的经排放端口排放出热缓冲罐；

注：上述第A7步骤中，也可以通过进液端口向罐内腔体内供给吹扫气体流，对罐内腔体吹扫一段时间后可以将残留液体更有效的经排放端口排放出热缓冲罐。

延长了液体流在热缓冲腔体内的流动路程和时间，增强了对液体流的热缓冲效果，热缓冲技术处理结构简单，能有效提高增强热缓冲对流效果，提高热缓冲温度均匀稳定性、提高热缓冲效果，有利于提高罐内温度缓冲过程的稳定性。

本发明的有益效果是：通过罐内腔体内设置积蓄液体的热缓冲腔体，令时间和空间上有温差的液体流在热缓冲腔体内发生热传递，起到均匀液体流温度的作用；通过上送上回的流路设置，延长了液体流在热缓冲腔体内的流动路程和时间，实现了对液体流的温度和流量双重缓冲，增强了对液体流的热缓冲效果；设置热缓冲罐的进液流路，引导液体流在热缓冲腔体内形成冲击流，增强液体流的紊乱程度，增强热对流效果；设置热缓冲罐的相切布局圆的进液流路，引导液体流在热缓冲腔体内形成螺旋流，延长了液体流在热缓冲腔体内的流动路程和时间，实现了对液体流的温度和流量双重缓冲，增强了对液体流的热缓冲效果；设置气体吹扫流路，有效排出热缓冲罐使用结束后残留在热缓冲腔体内的废液，避免污染热缓冲腔体。通过在液体供给装置中使用本发明涉及的热缓冲罐，改善了输出液体流的温度均匀性和稳定性。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1是本发明热缓冲罐的正视结构示意图。

图2是本发明热缓冲罐的一种俯视结构示意图。

图3是本发明热缓冲罐的纵向剖视结构示意图。

图4是本发明热缓冲罐的内部液体流示意图。

图5是本发明热缓冲罐的排放工况示意图。

图6是本发明热缓冲罐的另一种俯视结构示意图。

图7是本发明液体供给装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

图1、图2、图3、图4、图5所示的实施例中(图4、图5中字母标记Y代表液体,Q代表气体)，一种热缓冲罐，所述热缓冲罐包括罐体7及其封闭的罐内腔体15，所述的罐体7顶部设有若干个用于引导液体流入罐内腔体15空腔内的进液端口3，且不同位置处的进液端口3的引入液流流路延长线相互间形成倾斜的倾斜夹角分布结构；罐体7顶部设有用于引导液体流出罐内腔体15的出液端口2，出液端口2下方安装连接延伸设置有出液导管11，出液导管11另一端延伸至罐内腔体15的底部容积空间区域，并与罐内腔体15的底部内壁具有高度间隔距离。所述的进液端口3内部液流流路的延长线均指向罐内腔体15内部的腔体中轴线，且分别与腔体中轴线成30°～60°的夹角，罐体7顶部设有若干个用于引导冲扫气体流入罐内腔体15的进气端口1，且若干个进气端口1间的引入气流流路延长线相互间形成倾斜的倾斜夹角分布结构，且上述内部气流流路的延长线均指向罐内腔体内部的腔体中轴线，且分别与腔体中轴线成30°～60°的夹角，热缓冲罐体7底部设有排放端口9，排放端口9用于引导罐内腔体15内液体或气体经过排放端口流出罐内腔体15。罐体7顶部的进液端口3和进气端口1分别在罐体7顶部上相互依次成间隔排列的环状或方形状分布结构，出液端口2设于环状或方形状分布结构的中心位置处。

实施例2：

图1、图3、图4、图5、图6所示的实施例中(图4、图5中字母标记Y代表液体,Q代表气体)，所述的进液端口3内部流路的轴线在水平面上的投影均相切于同一个圆心位于罐内腔体中轴线上的布局圆16(见图6)，且布局圆的直径尺寸大于出液导管的外直径尺寸；通过这种设置，液体流流入罐内腔体15后会沿螺旋线性路径一边旋转一边向下流动，液体流的旋转流动延长了流动路程和时间，从而增强了对液体流的热缓冲效果。其他同实施例1相同。

实施例3：

图7示的实施例中，一种液体供给装置，包括液体供给模块102、用液单元101、排放模块103、温度调节组件70和实施例1或实施例2所述的热缓冲罐，热缓冲罐体7通过实施例1或实施例2所述的出液端口2及出液控制阀60与用液单元101相连接(见图7所示箭头Y方向)，液体供给模块102通过温度调节组件70以及实施例1或实施例2所述的进液端口3和进液控制阀61供给输入至热缓冲罐体7(见图7所示箭头Y方向)，气体供给模块104通过气体控制阀62及进气端口1和热缓冲罐体7相连接(见图7所示箭头Q方向)。热缓冲罐体7通过排放端口9及排放控制阀63与排放模块103相连接(见图7所示箭头Y+Q方向)，用于收纳经热缓冲罐体7排放的废液和废气。其他同实施例1或实施例2相同。

实施例4：

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示的实施例中(图4、图5、图7中字母标记Y代表液体,Q代表气体)，一种热缓冲罐的热缓冲方法，包括如下热缓冲方法：A1.常规工作时,排放端口处于封闭状态；

A2.液体供给模块将需要进行热缓冲处理的液体，分成若干路分别沿各自相对应的进液端口被供给注入罐内腔体，形成若干股供给液体流进入罐内腔体的空腔内；

A3.若干股液体流进入罐内腔体后向下流动至罐内腔体的底部容积空间，再沿出液导管的内部流路向上流动并经过出液端口流出罐内腔体以及热缓冲罐；

A4.在上述第A2～第A3步骤中，罐内腔体具有积蓄浸液的作用，罐内腔体内不同温度的液体在罐内腔体内发生热量传递，趋向于使罐内腔体内的液体变为相等的温度，起到了改善液体流在空间和时间上的温度均匀性的作用；

A5.在上述第A2～第A3步骤中，液体供给输入液体采用为经进液端口向下流动再从出液导管向上流动的液体流路，延长了液体流在罐内腔体内的流动路程和时间；并且出液导管内部和外部的液体流也可以发生热量传递，从而增强了对液体流的热缓冲效果；

A6.在上述第A2～第A3步骤中，由于不同位置处进液端口间的倾斜夹角分布结构引导，若干股液体流进入罐内腔体内后冲击向出液导管的壁面，并且液体流间也会发生相互冲击，导致罐内腔体的空腔内液体流的紊乱程度增加，从而增强了液体流的热对流过程，增强了对液体流的缓冲效果；

A7.当热缓冲罐使用结束后，需要将残留液体排放出热缓冲罐时，关闭出液端口，打开排放端口，将残留液体排放出热缓冲罐以避免造成污染；

A8.在上述第A7步骤中，根据排放需求情况，通过进气端口向罐内腔体内供给吹扫气体流，对罐内腔体吹扫一段时间后可以将残留液体更有效的经排放端口排放出热缓冲罐；

注：上述第A7步骤中，也可以通过进液端口向罐内腔体内供给吹扫气体流，对罐内腔体吹扫一段时间后可以将残留液体更有效的经排放端口排放出热缓冲罐。其他同实施例1、实施例2或实施例3相同。

在本发明位置关系描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种热缓冲罐，其特征在于：所述热缓冲罐包括罐体及其封闭的罐内腔体，所述的罐体顶部设有若干个用于引导液体流入罐内腔体的进液端口，且不同位置处的进液端口的引入液流流路延长线相互间形成倾斜的倾斜夹角分布结构；罐体顶部设有用于引导液体流出罐内腔体的出液端口，出液端口下方连接设置出液导管，出液导管另一端延伸至罐内腔体的底部容积空间区域，并与罐内腔体的底部内壁具有高度间隔距离；所述的罐体顶部设有若干个用于引导冲扫气体流入罐内腔体的进气端口，且进气端口的引入气流流路延长线相互间形成倾斜的倾斜夹角分布结构；所述的热缓冲罐的罐体底部设有排放端口，排放端口用于引导罐内腔体内液体或气体经过排放端口流出罐内腔体。

2.按照权利要求1所述的热缓冲罐，其特征在于：所述的进液端口内部流路的延长线均指向罐内腔体内部的轴线。

3.按照权利要求1所述的热缓冲罐，其特征在于：所述的进液端口内部液流流路的延长线均指向罐内腔体内部的腔体中轴线，且分别与腔体中轴线成30°～60°的夹角。

4.按照权利要求1所述的热缓冲罐，其特征在于：所述的进气端口内部气流流路的延长线均指向罐内腔体内部的腔体中轴线，且分别与腔体中轴线成30°～60°的夹角。

5.按照权利要求1所述的热缓冲罐，其特征在于：所述的罐体顶部的进液端口和进气端口分别在罐体顶部上相互依次成间隔排列的环状或方形状分布结构，出液端口设于环状或方形状分布结构的中心位置处。

6.按照权利要求1所述的热缓冲罐，其特征在于：所述的进液端口内部流路的轴线在水平面上的投影均相切于同一个圆心位于罐内腔体中轴线上的布局圆，且布局圆的直径尺寸大于出液导管的外直径尺寸。

7.一种液体供给装置，其特征在于：包括液体供给模块、用液单元、排放模块、温度调节组件和权利要求1～6之一所述的热缓冲罐，热缓冲罐体通过所述的出液端口与用液单元相连接，液体供给模块通过温度调节组件以及所述的进液端口供给输入至热缓冲罐体，热缓冲罐体通过排放端口与排放模块相连接。

8.一种热缓冲罐的热缓冲方法，其特征在于：包括如下热缓冲方法：

A1.常规工作时,排放端口处于封闭状态；

A2.液体供给模块将需要进行热缓冲处理的液体，分成若干路分别沿各自相对应的进液端口被供给注入罐内腔体，形成若干股供给液体流进入罐内腔体的空腔内；

A3.若干股液体流进入罐内腔体后向下流动至罐内腔体的底部容积空间，再沿出液导管的内部流路向上流动并经过出液端口流出罐内腔体以及热缓冲罐；

A4.在上述第A2～第A3步骤中，罐内腔体具有积蓄浸液的作用，罐内腔体内不同温度的液体在罐内腔体内发生热量传递，趋向于使罐内腔体内的液体变为相等的温度，起到了改善液体流在空间和时间上的温度均匀性的作用；

A5.在上述第A2～第A3步骤中，液体供给输入液体采用为经进液端口向下流动再从出液导管向上流动的液体流路，延长了液体流在罐内腔体内的流动路程和时间；并且出液导管内部和外部的液体流也可以发生热量传递，从而增强了对液体流的热缓冲效果；

A6.在上述第A2～第A3步骤中，由于不同位置处进液端口间的倾斜夹角分布结构引导，若干股液体流进入罐内腔体内后冲击向出液导管的壁面，并且液体流间也会发生相互冲击，导致罐内腔体的空腔内液体流的紊乱程度增加，从而增强了液体流的热对流过程，增强了对液体流的缓冲效果；

A7.当热缓冲罐使用结束后，需要将残留液体排放出热缓冲罐时，关闭出液端口，打开排放端口，将残留液体排放出热缓冲罐以避免造成污染；

A8.在上述第A7步骤中，根据排放需求情况，通过进气端口向罐内腔体内供给吹扫气体流，对罐内腔体吹扫一段时间后可以将残留液体更有效的经排放端口排放出热缓冲罐；

或者，上述第A7步骤中，通过进液端口向罐内腔体内供给吹扫气体流，对罐内腔体吹扫一段时间后可以将残留液体更有效的经排放端口排放出热缓冲罐。

Images