CN211562272U - 分压式微气泡废气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种分压式微气泡废气处理装置，包含一大截面积输送管，前端部用以承接一外部设备所排出的废气；一第一容器，其与大截面积输送管的后端部连接，使废气进口形成一正压端；多数个小截面积分流管，设在第一容器内，其具有一进气口及相反端的喷气口，进气口连通于大截面积输送管的后端部，使传送的废气经由小截面积分流管产生分流；一洁净气体出口，其一端连接第一容器，并与小截面积分流管的喷气口呈连通，另一端连接一抽风装置，使洁净气体出口形成一负压端；如此，利用分压方式使分流的废气，在小截面积分流管的喷气口，形成含有大量微气泡的气体，在减压区因该加压微气泡体积膨胀爆裂，增加液气接触面积，提升废气栏截过滤效果。

Description

分压式微气泡废气处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种废气处理装置，尤指一种利用分压方式的多管式微气泡废气处理装置。

背景技术

一般半导体产业产生的废气，主要系来自制程反应上，诸如半导体元件的蚀刻、沉积、搀杂质以及积体电路板酸洗作业等产生的粉尘及微粒，其粒径极小，多在微米以下的气状及粒状的空气污染物，不易捕捉，目前半导体及光电制程机台所产生的废气一般可经由真空泵抽至空气污染防制设备内，进行废气燃烧处理及洗涤，但是反应过程中所产生的微粒大都小于1μm以下的次微米范围，而一般所使用的空气污染防治设备，例如文氏洗涤器(Venturiscrubber)均针对处理较大(大于1μm)的微粒，并无法有效控制释放于废气中的次微米微粒。如此一来，经常发生厂内通风系统的堵塞，影响制程的进行及维修人员的安全。是以，如何有效的处理细微粒的排放是十分重要的课题。

当制程机台的废气自制程反应室抽离后，会先经过废气处理设备，再作进一步处理的后排入大气。目前的废气处理设备一般采用前段高温加热，使半导体制程废气氧化，后段再经洒水装置以清水喷洒冲洗，将高温废气降温同时洗涤高温废气，使废气中的微粒或者酸碱溶解于水中，再将废水经由排水管排出，并通过抽风装置将处理过的废气通过排气管排放至外界。

请参阅图1A，系揭示现有一种填充式洗涤塔(Counter-flow Packing AbsorptionTower)1的内部构造图。在填充式洗涤塔1的底部具有一水槽12，在水槽12中的水可经由一抽水泵14被抽打至填充式洗涤塔10的上方，并经由复数个喷水孔16而被向下喷洒，然后，此向下喷洒的水会经过设置于填充式洗涤塔1中间的复数个拉西(Packing)18后再向下流入水槽12中。当废气经由管路 20进入填充式洗涤塔1中时，废气会向上通过设置于填充式洗涤塔1中间的复数个拉西环18，此时从喷水孔16所喷洒出的水也会向下流经拉西环18，由于拉西环18的功能是用来增加水和废气的接触面积，故废气中的部份污染物在被水吸附后会流入水槽12中，如此即完成一个清洗循环，而其余的废气则会经由位于填充式洗涤塔1顶部的排气孔22而排出。此类型洗涤塔1已公开在中国台湾第542747号发明专利中。

然而，此种现有的填充式洗涤塔1处理废气的方式仅是凭借水滴来吸附废气中的污染物，即使配合拉西环18也无法真正有效地扩大废气与水的接触面积，以使废气中的污染物有效地被水吸附，故废气在经由填充式洗涤塔1处理后，其污染物的含量仍是相当的高，并仍会对于周遭环境造成相当程度的伤害。

另外，也有业者采用如图1B所示的文氏洗涤塔(Collision Venturi Scrubber)2，最常见者为对撞式文氏洗涤塔，大致上为利用一具后置式的诱引风车20(IntroducedFan)，将废气21加速吸引抽入，并与经文氏管喉部22雾化后的微细液体23垂直对冲、撞击，将粉尘及微粒包入水滴内而形成粒径较原来大数千倍的液滴24，借着液滴24的体积与质量惯性双重增加结果，使液滴24无法飞奔通过洗涤塔的除雾器25(即气/液分离器)，而被阻截、滴落、沉浸收集于水槽内，干净空气遂与液滴分离而排出系统外，但文氏洗涤塔的酸气去除效率仅约50％70％间，无法达到99％的酸气去除要求，此外，为了使洗涤塔的文氏管达到加速雾化混合要求，所需的压差较其他设备高出许多(至少高出 760～2030mmAq)，由于诱引风车20的耗电量与压差成正比，初设投资与运转维护费用昂贵、操作技术要求高、占地面积大等，都为其缺点。此类型洗涤塔2 已公开在中国台湾第352007号专利中。

是以，目前半导体产业并无一经济又实用处理废气的装置。本实用新型设计人有鉴于此，乃积极研究改良，以期一种效率更佳，成本更低的技术，以符合环保法规的要求，且上述问题均可由本实用新型所克服。

实用新型内容

缘是，本实用新型的主要目的，系在提供一种解决现有废气处理装置并无法妥善处理半导体产业各种废气的缺失，利用分压方式的多管式微气泡方法，形成含有大量微气泡的气体，在减压区因该加压微气泡体积膨胀爆裂，可增加液气接触面积，进而提升废气栏截过滤效果并将其回收，可有效地移除工业制程中对人体以及环境有害的次微米微粒，并且不需要复杂化现有的制程，且可有效地移除对人体及环境有不良影响的气体。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种分压式微气泡废气处理装置，其特征在于，包含有：

一废弃气体进口，包括一大截面积输送管，该大截面积输送管具有一前端部及一后端部，该前端部用以承接一外部设备所排出的废气；

一第一容器，其与该大截面积输送管的后端部连接，使该废弃气体进口形成一正压端；

多数个小截面积分流管，设在该第一容器内，其具有一进气口及相反端的喷气口，该进气口连通于该大截面积输送管的后端部，使传送的废气经由该小截面积分流管产生分流；

一洁净气体出口，其一端连接该第一容器，并与该小截面积分流管的喷气口呈连通，另一端连接一抽风装置，使该洁净气体出口形成一负压端；

如此，利用分压方式，使分流的废气在该小截面积分流管的喷气口形成含有大量微气泡的气体。

其中，该第一容器内，在该喷气口下方设置有液体来栏截过滤该废气。

其中，该第一容器内还包括设有一第二容器，该第二容器包围在该多数个小截面积分流管的周边，且使该小截面积分流管的进气口凸伸出该第二容器，并连通于该大截面积输送管的后端部，使传送的废气在该第一容器内回流后，经由该小截面积分流管的进气口产生分流，并在该小截面积分流管的喷气口形成含有大量微气泡的气体，又该小截面积分流管的喷气口连通于该第二容器内部，该第二容器内部又与该洁净气体出口形成连通。

其中，该第二容器内，在该喷气口下方设置有液体来栏截过滤该废气。

一种分压式微气泡废气处理装置，其特征在于，包含有：

一废弃气体进口，包括一大截面积输送管，该大截面积输送管具有一前端部及一后端部，该前端部用以承接一外部设备所排出的废气；

多数个小截面积分流管，连接在该大截面积输送管的后端部，小截面积分流管上方具有一进气口，底部具有一喷气口；

一气液混合单元，包括一第一容器、多数个导水管以及一第二容器，其中：

该第一容器具有一封闭的底部，且该第一容器内部在该底部上方，分别设有一第一隔板及一第二隔板，该进气口凸伸在该第二隔板上，使传送的废气经由该小截面积分流管产生分流，该第一隔板与该底部之间的容纳空间形成一进水区，该第一容器相对于该进水区的侧壁至少设有一进水管，又该第一隔板上设有多数个溢流孔；再者，该第二隔板与该第一隔板之间的容纳空间形成一稳流区；

该导水管上方具有一导水口，底部具有一喷流口，该导水口大于该小截面积分流管的喷气口，使该喷气口能够伸入该导水口中，据以在该导水口外壁相对于与该喷气口内壁之间形成一液体吸入区，该小截面积分流管的废气再与同方向流动的该液体混合流出，使分流的该废气在一大气压下，加快液体流速，输送至该导水管内，在白努力原理作用下，该液体带动该废气撞击液面，形成含有大量加压气泡的水流；

该第二容器具有一封闭的底部，用以承装由该多数个导水管导入的废气与液体，据以使该喷流口在该第二容器内产生众多的微气泡；以及

一洁净气体出口，其一端连接该第二容器，并与该导水管的喷流口呈连通，另一端连接一抽风装置，使该洁净气体出口形成一负压端。

其中，该第二容器内，在该喷流口下方设置有液体来栏截过滤该废气。

凭借助上揭技术手段，本实用新型以小截面积分流管的废气，利用分压方式来克服大量废气的问题点，在减压区因该加压微气泡体积膨胀爆裂，可增加液气接触面积，进而提升废气栏截过滤效果。

附图说明

图1A是现有一种填充式洗涤塔的结构示意图。

图1B是现有一种文氏洗涤塔的结构示意图。

图2是本实用新型第一实施例的结构示意图。

图3是本实用新型第一实施例的使用状态参考图。

图4是本实用新型第二实施例的结构示意图。

图5是本实用新型第二实施例的使用状态参考图。

图6是本实用新型第三实施例的结构示意图。

图7是本实用新型第三实施例的使用状态参考图。

图8是图7中主要结构放大图。

附图标记说明：30-废弃气体进口；31-大截面积输送管；311-前端部；312- 后端部；40-气液混合单元；41-第一容器；411-底部；412-第一隔板；413-第二隔板；414-溢流孔；42-第二容器；421-底部；43-进水管；44-稳流区；45-进水区；46-导水管；461-导水口；462-喷流口；463-液体吸入区；50-小截面积分流管；51-进气口；511-大气压力接触区；52-喷气口；60-洁净气体出口；70-抽风装置；(G)-废气；(A)-洁净气体；(B)微气泡；(W)-液体。

具体实施方式

以下说明将配合图式作为实施例，但不限定于此，本实用新型尚可施行于其它的实施例中，而公知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本实用新型形成不必要的限制。特别注意的是，图式仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求图式的简洁。

首先，请参阅图2～图3所示，本实用新型的分压式微气泡废气处理装置，其第一可行实施例，包含有：一废弃气体进口30，包括：一大截面积输送管31，具有一前端部311及一后端部312，该前端部311用以承接一外部设备所排出的废气(G)；一第一容器41，其与该大截面积输送管31的后端部连接，使该废弃气体进口30形成一正压端；多数个小截面积分流管50，设在该第一容器41内，其具有一进气口51及相反端的喷气口52，该进气口51系连通于该大截面积输送管31的后端部，使传送的废气经由该小截面积分流管50产生分流；一洁净气体出口60，其一端连接该第一容器41，并与该小截面积分流管50的喷气口 52呈连通，另一端连接一抽风装置70，使该洁净气体出口60形成一负压端，用以送出洁净气体(A)。如图3所示，本实施例中，该第一容器41内，在喷气口 52下方可放置有液体(W)，来栏截过滤废气(G)。

在上揭第一实施例中，清楚揭示本实用新型的技术手段及原理，将该大截面积输送管31的废气(G)，利用分压方式，使分流的废气(G)在该小截面积分流管50的喷气口52，形成含有大量微气泡的气体(B)，在减压区因该加压微气泡体积膨胀爆裂，可增加液气接触面积，进而提升废气栏截过滤效果。

请参阅图4～图5所示，系本实用新型的分压式微气泡废气处理装置的第二可行实施例，其相同于第一实施例的结构，以相同图号表示，其差异性在于：该第一容器41内更包括设有一第二容器42，该第二容器42系包围在该多数个小截面积分流管50的周边，且使该小截面积分流管50的进气口51凸伸出该第二容器42，并连通于该大截面积输送管31的后端部，使传送的废气在该第一容器41内回流后，经由该小截面积分流管50的进气口51产生分流，并在该小截面积分流管50的喷气口52，形成含有大量微气泡的气体，又该小截面积分流管 50的喷气口52连通于该第二容器42内部，该第二容器42的内部又与该洁净气体出口60形成连通，如图5所示，本实施例中，该第二容器42内，在喷气口 52下方可放置有液体(W)，来栏截过滤废气(G)。

据此，本实施例与该第一实施例都是运用分压原理，使分流的废气(G)在该小截面积分流管50的喷气口52，形成含有大量微气泡的气体(B)，在减压区因该加压微气泡体积膨胀爆裂，可增加液气接触面积提升废气栏截过滤效果。

本实用新型上揭第一、二实施例的技术手段，系巧妙利用白努力原理、气体的可压缩性原理及波以尔定律(Boyle's law)所构成，让废气(G)经由大截面积输送管31的传送路径，在传送过程中分流至数个小截面积分流管50的路径，使传送出废气(G)经由小截面积产生分流，使分流的废气(G)形成含有大量加压气泡。又利用气体的可压缩性原理及波以尔定律(Boyle's law)：可压缩性气体的体积与施加的压力成反比，即P1V1＝P2V2，当压力增大则体积变小，压力减小则体积变大。例如：2P11V1＝1P22V2。由于废气(G)在小截面积分流管50具有可压缩性，利用此导入的气泡受到压缩而体积变小，于喷流气口52附近压力渐低时，利用前、后压力差变化而瞬间膨胀变大，由于本实用新型的无数加压微气泡(B)具有可压缩性，因此压缩时不会破裂，是以本实用新型的无数加压微气泡(B)，在减压区因该加压微气泡的体积膨胀爆裂，可增加液气接触面积，进而提升废气栏截过滤效果。

当该废气(G)自该分流管50的喷气口52喷出时，因体积瞬间变大，被压缩在分流管50内的废气(G)，因压力减少而形成含有大量微气泡(B)的气流，提升废气的过滤效果。且该洁净气体出口60，其一端与该小截面积分流管50的喷气口52呈连通，使该洁净气体出口60形成一负压端，用以送出洁净气体(A)。

然而，上述实施例所揭示的图式、说明，仅为本实用新型的较佳实施例，大凡熟悉此项技艺人士，依本案精神范畴所作的修饰或等效变化，仍应包括在本案申请专利范围内，因此容不逐一举例说明。

请参阅图6～图8所示，系本实用新型的分压式微气泡废气处理装置的第三可行实施例，其相同于上述实施例的结构，以相同图号表示，本实施例与上揭二个可行实施例的差异在于：本实施例中增设一气液混合单元40，包含有：一废弃气体进口30，其包括：一大截面积输送管31，具有一前端部311及一后端部312，该前端部311用以承接一外部设备所排出的废气；多数个小截面积分流管50，连接在该大截面积输送管31的后端部312，小截面积分流管50上方具有一进气口51，底部具有一喷气口52，该进气口51系凸伸在一第二隔板413 上，使传送的废气经由该小截面积分流管50产生分流；这是本实用新型主要特征之一，也即将该大截面积输送管31，分流成多管式的小截面积分流管50，这也是本实用新型主要特征之一，使得本实用新型的气液混合单元40，有别于传统的单一大截面积输送管；传统单一的大气量废气，无法应用于气液混合装置，因此本实用新型经过不断的实验后，以小截面积分流的废气(G)，才能与液体(W) 充分混合，也才具有过滤的效果。

承上，该气液混合单元40，包括：一第一容器41，该第一容器41具有一封闭的底部411，且该第一容器41内部在该底部411上方，分别设有一第一隔板412及一第二隔板413，该第一隔板412与该底部之间的容纳空间形成一进水区45，该第一容器41相对于该进水区45的侧壁至少设有一进水管43，又该第一隔板412上设有多数个溢流孔414；再者，该第二隔板413与该第一隔板412 之间的容纳空间形成一稳流区44；这是本实用新型又一主要特征，也即在该气液混合单元40，该进水管43先将液体(W)送入该进水区45，然后再上升经该溢流孔414进入该稳流区44，所谓的稳流区44是指该区内的液体(W)相较于底层的进水区45，其水流相对稳定并具有一定水位高度，有利后续与该分流的废气 (G)进行气液混合。

多数个导水管46，该导水管46上方具有一导水口461，底部具有一喷流口 462，该导水口461系大于该小截面积分流管50的喷气口52，使该喷气口52可伸入该导水口461中，据以在该导水口461外壁相对于与该喷气口52内壁之间，形成一液体吸入区，该小截面积分流管50的废气再与同方向流动的该液体(W) 混合流出，使分流的该废气在一大气压下，加快液体流速，输送至该导水管46 内，在白努力原理作用下，该液体(W)带动该废气撞击液面，形成含有大量加压气泡的水流；一第二容器42，该第二容器42具有一封闭的底部421，用以承装由该多数个导水管46导入的废气与液体，据以使该喷流口462在该第二容器42 内产生众多的微气泡B；本实施例中，该第二容器42内，在该喷气口462下方设置有液体(W)来栏截过滤废气(G)，该液体(W)包括由该喷流口462所流出的液体，或是外部导入的液体。一洁净气体出口60，其一端连接该第二容器42，并与该导水管46的喷流口462呈连通，另一端连接一抽风装置70，使该洁净气体出口60形成一负压端。

本实用新型第三实施例的技术手段，系巧妙利用白努力原理、气体的可压缩性原理及波以尔定律(Boyle's law)所构成，其达成的功效兹再阐明如后：

白努力原理：让废气(G)经由大截面积输送管31的传送路径，在传送过程中分流至数个小截面积分流管50的路径，使传送出废气(G)经由小截面积产生分流，其分流的废气(G)再与同方向的流动液体(W)混和流出，使分流的废气(G)在一大气压下，加快液体(W)流速，输送至该导水管46内，在白努力原理作用下，该液体(W)带动该废气(G)撞击液面，形成含有大量加压气泡，如此才能有效过滤废气。本实施例中，该气液混合单元40外部产生微负压状态。然而，当输入的废气压力增大时，其气液混合单元40表面的负压渐渐减少变成正压，其截面积数量就可以设计相对增加，以克服废气流量限制。

气体的可压缩性原理及波以尔定律(Boyle's law)：可压缩性气体的体积与施加的压力成反比，即P1V1＝P2V2，当压力增大则体积变小，压力减小则体积变大。例如：2P11V1＝1P22V2。由于水是不可压缩性，但水流中混合气泡时变成具有可压缩性的水流气泡，因此本实用新型含有大量微气泡(B)的水流，具有可压缩性，且压缩时仅是体积的变化，但不会破裂。本实用新型是利用该小截面积分流管50的进气口51，形成一大气压力接触区511，并在该稳流区44内，在该导水口461外壁相对于与该喷气口52内壁之间，形成一液体吸入区463，该小截面积分流管50的废气(G)再与同方向流动的液体(W)混合流出，使分流的废气(G)在一大气压下，加快液体(W)流速，输送至该导水管46内，在白努力原理作用下，该液体(W)带动该废气(G)撞击液面，形成含有大量加压微气泡的水流。利用此导入的气泡受到压缩而体积变小，于喷流口462附近压力渐低时，利用前、后压力差变化而瞬间膨胀变大，由于本实用新型的无数加压微气泡(B) 具有可压缩性，因此压缩时不会破裂，是以本实用新型发无数加压微气泡(B)，在减压区因该加压微气泡的体积膨胀，可增加气液混合功效来提升废气的过滤效果。

经过上述步骤，废气中所含的微粒，尤其是现有技术所难以去除的次微米大小的微粒以及酸性气体均可受到控制，进而可有效地移除工业制程中对人体以及环境有害的次微米微粒，并且不需要复杂化现有的制程，且可有效地移除对人体及环境有不良影响的气体。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分压式微气泡废气处理装置，其特征在于，包含有：

一废弃气体进口，包括一大截面积输送管，该大截面积输送管具有一前端部及一后端部，该前端部用以承接一外部设备所排出的废气；

一第一容器，其与该大截面积输送管的后端部连接，使该废弃气体进口形成一正压端；

多数个小截面积分流管，设在该第一容器内，其具有一进气口及相反端的喷气口，该进气口连通于该大截面积输送管的后端部，使传送的废气经由该小截面积分流管产生分流；

一洁净气体出口，其一端连接该第一容器，并与该小截面积分流管的喷气口呈连通，另一端连接一抽风装置，使该洁净气体出口形成一负压端；

如此，利用分压方式，使分流的废气在该小截面积分流管的喷气口形成含有大量微气泡的气体。

2.根据权利要求1所述的分压式微气泡废气处理装置，其特征在于，该第一容器内，在该喷气口下方设置有液体来栏截过滤该废气。

3.根据权利要求1所述的分压式微气泡废气处理装置，其特征在于，该第一容器内还包括设有一第二容器，该第二容器包围在该多数个小截面积分流管的周边，且使该小截面积分流管的进气口凸伸出该第二容器，并连通于该大截面积输送管的后端部，使传送的废气在该第一容器内回流后，经由该小截面积分流管的进气口产生分流，并在该小截面积分流管的喷气口形成含有大量微气泡的气体，又该小截面积分流管的喷气口连通于该第二容器内部，该第二容器内部又与该洁净气体出口形成连通。

4.根据权利要求3所述的分压式微气泡废气处理装置，其特征在于，该第二容器内，在该喷气口下方设置有液体来栏截过滤该废气。

5.一种分压式微气泡废气处理装置，其特征在于，包含有：

一废弃气体进口，包括一大截面积输送管，该大截面积输送管具有一前端部及一后端部，该前端部用以承接一外部设备所排出的废气；

多数个小截面积分流管，连接在该大截面积输送管的后端部，小截面积分流管上方具有一进气口，底部具有一喷气口；

一气液混合单元，包括一第一容器、多数个导水管以及一第二容器，其中：

该第一容器具有一封闭的底部，且该第一容器内部在该底部上方，分别设有一第一隔板及一第二隔板，该进气口凸伸在该第二隔板上，使传送的废气经由该小截面积分流管产生分流，该第一隔板与该底部之间的容纳空间形成一进水区，该第一容器相对于该进水区的侧壁至少设有一进水管，又该第一隔板上设有多数个溢流孔；再者，该第二隔板与该第一隔板之间的容纳空间形成一稳流区；

该导水管上方具有一导水口，底部具有一喷流口，该导水口大于该小截面积分流管的喷气口，使该喷气口能够伸入该导水口中，据以在该导水口外壁相对于与该喷气口内壁之间形成一液体吸入区，该小截面积分流管的废气再与同方向流动的该液体混合流出，使分流的该废气在一大气压下，加快液体流速，输送至该导水管内，在白努力原理作用下，该液体带动该废气撞击液面，形成含有大量加压气泡的水流；

该第二容器具有一封闭的底部，用以承装由该多数个导水管导入的废气与液体，据以使该喷流口在该第二容器内产生众多的微气泡；以及

一洁净气体出口，其一端连接该第二容器，并与该导水管的喷流口呈连通，另一端连接一抽风装置，使该洁净气体出口形成一负压端。

6.根据权利要求5所述的分压式微气泡废气处理装置，其特征在于，该第二容器内，在该喷流口下方设置有液体来栏截过滤该废气。

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