CN209840481U

CN209840481U - 一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置

Info

Publication number: CN209840481U
Application number: CN201920560678.3U
Authority: CN
Inventors: 李双; 曲迪; 李淼; 付艳涛; 邹伟伟; 常淑荣; 索建康
Original assignee: Tianjin Huahuixin Science And Technology Group Co Ltd
Current assignee: Tianjin Huahuixin Science And Technology Group Co Ltd
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2029-04-23

Abstract

本实用新型涉及一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，包括液氮输送管线、水浴式汽化器、气液分离器、板式换热器、冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线，液氮输送管线与水浴式汽化器的液氮入口相连，水浴式汽化器的液氮出口与气液分离器的入口相连，气液分离器的液氮出口与水浴式汽化器的液氮入口相连，水浴式汽化器内装有40％纯水与60％乙二醇混合溶液，水浴式汽化器的混合溶液循环管线与板式换热器的一个介质流体通道相连，板式换热器的另外三个介质流体通道分别与冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线相连。本实用新型大大增加了冷量置换的效率，有效地实现了洁净室的温湿度控制。

Description

一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制造辅助设备技术领域，特别涉及一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置。

背景技术

在半导体加工中，洁净室为整条生产线提供恒温洁净的环境，使产品能在一个良好的环境空间中生产、制造。洁净室是指将一定空间范围内空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物排除，并将室内的温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给予特别设计的房间。不论外在空气条件如何变化，洁净室内均能维持所设定要求的洁净度、温湿度及压力等。

在实际生产过程中，洁净室内各种大型设备在运行时会产生较高的热量，需要对洁净室进行降温、冷却，具体涉及对工艺冷却水系统(PCW)、新风系统以及现场干盘管等管网系统的控制，以使整个洁净室达到所需要的温、湿度。但目前在进行洁净室温、湿度控制时，冷却系统耗能非常大，且使用的制冷剂对环境有破坏作用。因此，如何在降低能耗、节约生产成本和保护环境的情况下，对洁净室进行冷却，成为半导体生产企业十分重视的课题。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，该装置通过液氮自身冷量对洁净室用冷冻水、中温水和工艺设备冷却水进行冷量置换，冷源稳定，适合不同时期的产能换热需求，节能环保、降低成本。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，包括液氮输送管线、水浴式汽化器、气液分离器、板式换热器、冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线，所述液氮输送管线与水浴式汽化器的液氮入口相连，所述水浴式汽化器的液氮出口与气液分离器的入口相连，所述气液分离器的液氮出口与水浴式汽化器的液氮入口相连，所述水浴式汽化器内装有40％纯水与60％乙二醇混合溶液，所述水浴式汽化器的混合溶液循环管线与板式换热器的一个介质流体通道相连，所述板式换热器的另外三个介质流体通道分别与冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线相连。

在上述技术方案中，优选的，所述液氮输送管线上依次设置有减压阀、温控调节阀，所述水浴式汽化器的入口端设置有用于检测内部混合溶液温度的温度传感器。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述减压阀的前后均设置有压力表。

在上述技术方案中，优选的，所述气液分离器的纯氮气出口与工艺设备系统或液氮储罐相连。

在上述技术方案中，优选的，所述气液分离器的液氮出口与水浴式汽化器的液氮入口之间的管线上设置止回阀。

在上述技术方案中，优选的，所述冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线的供水管线上均设置有压力表、温度表、循环水泵和止回阀。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线的供水管线均设置两条分支管线，每条分支管线上均设置一循环水泵，并在分支管线的首尾设置控制阀门。

在上述技术方案中，优选的，所述冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线的回水管线上均设置有压力表和温度表。

液氮通过水浴式汽化器将冷量置换到内部的40％纯水与60％乙二醇混合溶液(冰点 -50℃)中，通过温度传感器实时监测混合溶液的温度并利用减压阀和温控调节阀来控制液氮气化后的压力和输送量，从而控制混合溶液的温度(10℃-15℃)。混合溶液利用板式换热器分别与冷冻水、工艺冷却水或现场用中温水进行冷热置换，配合各个管线的温控调节阀来控制各管线温度需求，使其保持恒温状态。冷冻水通过循环水泵输送至风机盘管对其新风或回风进行降温，来满足夏季洁净室现场环境温度管控的需求。工艺冷却水通过循环水泵输送至工艺设备用水，用于冷却工艺设备。中温水通过循环水泵输送至洁净室现场干盘管，用于控制洁净室内的湿度。

液氮的温度为-195.8℃，可控区间大，利用液氮低温的物理属性，可以满足不同产能时所产生热量的置换。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

本实用新型利用液氮自身的冷量对洁净室用冷冻水、工艺冷却水和中温水进行冷量置换，可快速降低冷冻水、工艺冷却水和中温水的温度，确保整个生产线能够安全运行；冷源稳定且属于超低温，可控范围较大，适合不同时期的产能换热需求，节能环保、降低运转成本；本实用新型的冷量置换装置设计科学，操作方便，大大增加了冷量置换的效率，有效地实现了洁净室的温湿度控制，具有较好的实际应用价值和推广价值。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例提供的冷量置换装置的结构示意图。

图中：1、液氮输送管线；1-1、减压阀；1-2、温控调节阀；1-3、压力表；1-4、蝶阀；2、水浴式汽化器；2-1、温度传感器；3、气液分离器；3-1、止回阀；4、板式换热器；5、冷冻水循环管线；5-1压力表；5-2、温度表；5-3、循环水泵；5-4、止回阀；5-5、蝶阀；5-6、Y型过滤器；6、工艺冷却水循环管线；6-1压力表；6-2、温度表；6-3、循环水泵；6-4、止回阀；6-5、蝶阀；6-6、Y型过滤器；7、中温水循环管线；7-1压力表； 7-2、温度表；7-3、循环水泵；7-4、止回阀；7-5、蝶阀；7-6、Y型过滤器。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参见图1，本实用新型的实施例提供一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，包括液氮输送管线1、水浴式汽化器2、气液分离器3、板式换热器4、冷冻水循环管线5、工艺冷却水循环管线6和中温水循环管线7，液氮输送管线1与水浴式汽化器2 的液氮入口相连，水浴式汽化器2的液氮出口与气液分离器3的入口相连，气液分离器3 的液氮出口与水浴式汽化器2的液氮入口相连，分离出的液氮重新送至水浴式汽化器中进行二次利用，降低成本。水浴式汽化器2内装有40％纯水与60％乙二醇混合溶液，水浴式汽化器2的混合溶液循环管线与板式换热器4的一个介质流体通道相连，板式换热器4的另外三个介质流体通道分别与冷冻水循环管线5、工艺冷却水循环管线6和中温水循环管线7相连。液氮通过水浴式汽化器2将冷量置换到内部的40％纯水与60％乙二醇混合溶液(冰点-50℃)中，混合溶液利用板式换热器4分别与冷冻水、工艺冷却水或现场用中温水进行冷热置换，配合各个管线的温控调节阀来控制各管线温度需求，使其保持恒温状态。冷冻水通过循环水泵输送至风机盘管对其新风或回风进行降温，来满足夏季洁净室现场环境温度管控的需求。工艺冷却水通过循环水泵输送至工艺设备用水，用于冷却工艺设备。中温水通过循环水泵输送至洁净室现场干盘管，用于控制洁净室内的湿度。

作为优选的实施例，液氮输送管线1上依次设置有减压阀1-1、精密超低温温控调节阀1-2，水浴式汽化器2的入口端设置有用于检测内部混合溶液温度的温度传感器2-1。通过温度传感器2-1实时监测混合溶液的温度并利用减压阀1-1和精密超低温温控调节阀 1-2来控制液氮气化后的压力和输送量，从而控制混合溶液的温度(10℃-15℃)。具体实施时，液氮输送管线1的首尾还设置控制液氮输送的蝶阀1-4。

作为进一步优选的实施例，减压阀1-1的前后均设置有压力表1-3，实时监测液氮输送管线各处的压力。

作为优选的实施例，气液分离器3的纯氮气出口与工艺设备系统或液氮储罐相连。气化后的氮气(气液共存)通过气液分离器将纯氮气通过管线送至工艺设备现场供其使用或与液氮储罐顶部汽化管线连接使其回归储罐内部。

作为优选的实施例，为防止液氮倒流，气液分离器3的液氮出口与水浴式汽化器2的液氮入口之间的管线上设置止回阀3-1。

作为优选的实施例，冷冻水循环管线5、工艺冷却水循环管线6和中温水循环管线7的供水管线上均设置有压力表5-1、6-1、7-1，温度表5-2、6-2、7-2，循环水泵5-3、6-3、 7-3，和止回阀5-4、6-4、7-4。实时监测各个供水管线的供水压力和水温，保证各个管线的循环速度，同时防止水倒流。

作为进一步优选的实施例，为防止管线故障影响供水，冷冻水循环管线5、工艺冷却水循环管线6和中温水循环管线7的供水管线均设置两条分支管线，每条分支管线上均设置一循环水泵，每个循环水泵5-3、6-3、7-3的入口端均设置一Y型过滤器5-6、6-6、 7-6，并在分支管线的首尾设置控制阀门，本实施例中的控制阀门选用蝶阀5-5、6-5、7-5，当其中一个分支管线出现故障后，可开启另一分支管线保证供水。

作为优选的实施例，冷冻水循环管线5、工艺冷却水循环管线6和中温水循环管线7的回水管线上均设置有压力表和温度表，实时监测回水的压力和水温，以保证供水的压力和水温。

以上仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，其特征在于：包括液氮输送管线、水浴式汽化器、气液分离器、板式换热器、冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线，所述液氮输送管线与水浴式汽化器的液氮入口相连，所述水浴式汽化器的液氮出口与气液分离器的入口相连，所述气液分离器的液氮出口与水浴式汽化器的液氮入口相连，所述水浴式汽化器内装有40％纯水与60％乙二醇混合溶液，所述水浴式汽化器的混合溶液循环管线与板式换热器的一个介质流体通道相连，所述板式换热器的另外三个介质流体通道分别与冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线相连。

2.根据权利要求1所述的一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，其特征在于：所述液氮输送管线上依次设置有减压阀、温控调节阀，所述水浴式汽化器的入口端设置有用于检测内部混合溶液温度的温度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，其特征在于：所述减压阀的前后均设置有压力表。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，其特征在于：所述气液分离器的纯氮气出口与工艺设备系统或液氮储罐相连。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，其特征在于：所述气液分离器的液氮出口与水浴式汽化器的液氮入口之间的管线上设置止回阀。

6.根据权利要求1所述的一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，其特征在于：所述冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线的供水管线上均设置有压力表、温度表、循环水泵和止回阀。

7.根据权利要求6所述的一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，其特征在于：所述冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线的供水管线均设置两条分支管线，每条分支管线上均设置一循环水泵，并在分支管线的首尾设置控制阀门。

8.根据权利要求1所述的一种利用液氮对洁净室用水进行冷量置换的装置，其特征在于：所述冷冻水循环管线、工艺冷却水循环管线和中温水循环管线的回水管线上均设置有压力表和温度表。