CN212900958U - 氮气循环系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种氮气循环系统，其是利用氮气输入设备、帮浦、氮气纯化装置及腔体进行氮气循环，帮浦是通过第一管路连接于氮气输入设备，氮气纯化装置是通过第二管路连接于帮浦，氮气纯化装置包含壳体、进气过滤模块及压缩组件，以及腔体是由上而下依序设置第一多孔件及第二多孔件，将腔体分隔为进气区、洁净区及出口区，进气区设置第二进气口，第二进气口通过第三管路连接于第一出气口，出口区设置第二出气口并通过第四管路连接至帮浦。

Description

氮气循环系统

技术领域

本申请是关于一种装置，特别是一种氮气循环系统。

背景技术

现代精密电子工业以及生物科技工业均依赖洁净室(clean room)提供低尘度和适当温湿度的封闭空间，以设置高价值的精密电子或生物科技产品的生产或储存设备。就传统的洁净室的流通气体清净系统的设计而言，其通常是类似一般商业办公场所的空调系统，在室内天花板外部上方设置具有鼓风设备和过滤设备的进气过滤区和室内的照明灯具。

上述洁净室和上述空调系统的差别在于，除了在上述进气过滤区采用远较一般空调系统更为精细的过滤器例如是高效滤网(HEPA，high-efficiency particulate air)之外，还在建筑物楼地板上设置高架地板供承载上述设备，上述高架地板会尽可能设置大量孔洞，以便上述粉尘受重力作用落入高架地板下方，并且利用由上述进气过滤区向高架地板吹送的气流，将上述生产或储存活动产生的粉尘，经由上述孔洞带离上述洁净室，上述高架地板下方设置有例如静电除尘设备、加热器或加湿器等处理设备，以将洁净室排出的流通气体净化和调整至符合适当的尘度和温度和湿度要求，然后再送回上述进气过滤区如此循环使用上述流通气体。

此外，尖端的半导体工业以及光电工业采用大量的电浆气体设备对加工的产品进行材料的沉积(deposition)、清洗(cleaning)、灰化(ashing)或蚀刻(etching)等工序统称为干制程，这些干制程所用的设备具有近乎真空的电浆腔室且同样循环使用着各种特化气体作为工作气体，无疑的也必须在上述电浆腔室的入口以及出口设置上述的洁净和除尘设备，以保持上述工作气体的成分、压力、流量和尘度符合对应的干制程所需。

不仅如此，上述尖端的半导体工业以及光电工业同时具有大量的湿蚀刻、光阻显影以及各种清洗等湿式制程，也采用各种液体药剂并循环使用以节省成本，同样也必须在上述湿式制程设备的入口以及出口，设置上述的循环药剂洁净和除尘设备，以保持上述药剂的成分、温度、流量和一除尘度符合对应的湿式制程所需。

然而，上述的各种流体主要是依赖鼓风设备或是在药液循环系统中的帮浦提供驱动力而流动，除此之外并未进一步对于流体的流速进行精确控制以及利用，以至于上述粉尘的移除效率不高需要以人力定期执行大清扫(super clean)，或是上述干、湿制程设备工作气体或药液等工作流体的成分、温度、流量不稳定，导致制程条件的控制不佳产生不良品。

因此，如何精确控制流体应用装置的流体流速，以改善流体应用装置内部的尘度或是控制工作流体的稳定度，一直是本领域产业市场上亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题在于提供一种氮气循环系统，其是利用第一多孔件及第二多孔件使气流均速通过第一多孔件及第二多孔件，通过第一多孔件及第二多孔件的多孔特性，使气流通过时流速被控制，有利于均匀带走腔体内的粉尘，使腔体内环境洁净无粉尘。

本申请的一目的，在于提供一种氮气循环系统，本申请当腔体内压力过高时，通过压缩组件可将氮气引流出腔体后储存，并使腔体内的压力下降，当腔体内压力不足时，将储存的氮气引流至腔体内以有效利用氮气避免能源浪费。

针对上述的目的，本申请提供一种氮气循环系统，其包含：一氮气输入设备；一帮浦，其是通过一第一管路连接于该氮气输入设备；一氮气纯化装置，其是通过一第二管路连接于该帮浦；以及一腔体，该腔体通过一第三管路与该氮气纯化装置相连，其内依序设置有一第一多孔件及一第二多孔件，该第一多孔件具有一第一孔径，该第二多孔件具有一第二孔径，其中，该第一孔径大于该第二孔径；当该氮气输入设备通过该第一管路输入一氮气至该帮浦时，该帮浦利用该第二管路将该氮气输入至该氮气纯化装置中进行纯化，接着通过该第三管路将该氮气由该氮气纯化装置输入至该腔体内，使该氮气流经该第一多孔件及该第二多孔件时，因流速改变产生压力差，而将该腔体内的粉尘带走。

本申请提供一实施例，其中该氮气纯化装置包含一壳体，其设有一第一进气口及一第一出气口，该第一进气口设置于该壳体的一第一侧并通过该第二管路与该帮浦相连，该第一出气口设置于该壳体的一第二侧，并通过该第三管路与该腔体相连；一气体过滤模块，其是设置于该壳体内，并位于靠近该第一进气口的一侧；以及一压缩组件，其是设置于该壳体内，位于该气体过滤模块及该第一出气口之间，用于调节该腔体内的气体压力。

本申请提供一实施例，其中该气体过滤模块包含一过滤组件，一除湿组件及一滤氧组件，该除湿组件设置于该过滤组件及滤氧组件之间。

本申请提供一实施例，其中该第一多孔件及该第二多孔件，将该腔体分隔为一进气区、一洁净区及一出口区，该进气区设置一第二进气口，该第二进气口通过该第三管路连接于该第一出气口，该出口区设置一第二出气口并通过一第四管路连接至该帮浦。

本申请提供一实施例，其中该过滤组件为HEPA、或高效过滤棉。

本申请提供一实施例，其中该第一多孔件具有一第一孔径，该第二多孔件具有一第二孔径，其中，该第一孔径大于该第二孔径。

本申请提供一实施例，其中该腔体进一步设置有一进气过滤模块，该进气过滤模块设置于该第一多孔件及该第二多孔件之间。

本申请提供一实施例，其中该进气过滤模块为空气净化机或风机滤网机组。

本申请提供一实施例，其中更包含一维修排气口，其是设于一第五管路的一侧，该维修排气口其是通过一第五管路连接至该帮浦。

本申请提供一实施例，其中该氮气纯化装置更包含一气体缓冲槽，其是设置于该压缩组件及该第一出气口之间。

本申请提供一实施例，其中该压缩组件更包含一泄压阀，该泄压阀用以泄除该槽体内的一压力。

有关本申请的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1A是本申请的一实施例的装置示意图；

图1B是本申请的一实施例的第一多孔件示意图；

图1C是本申请的一实施例的一第二多孔件示意图；

图2是本申请的一实施例的缓冲空间及扩散板位置示意图；以及

图3是本申请的一实施例的维修排气示意图。

符号说明

1第一管路 10氮气输入设备 2第二管路

20帮浦 3第三管路 30氮气纯化装置

32壳体 322第一进气口 324第一出气口

34气体过滤模块 342过滤组件 344除湿组件

346滤氧组件 36压缩组件 38气体缓冲槽

4第四管路 40腔体 41第二进气口

42第一多孔件 422第一孔径 43第二出气口

44第二多孔件 442第二孔径 45扩散板

46第一缓冲空间 47进气过滤模块 48第二缓冲空间

5第五管路 6第六管路 72第一侧

74第二侧 80维修排气口 92进气区

94洁净区 96出口区 962出口缓冲空间

具体实施方式

在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。

现有技术的各种流体主要是依赖鼓风设备或是在药液循环系统中的帮浦提供驱动力而流动，除此之外并未进一步对于流体的流速进行精确控制以及利用，导致制程条件的控制不佳产生不良品，且传统的系统在腔体压力过大时，会采用直接泄压的方式将气体排出腔体外，虽然可以控制腔体压力，但是却会造成能源的浪费。

本申请利用第一多孔件及第二多孔件使气流均速通过第一多孔件及第二多孔件，通过第一多孔件及第二多孔件的多孔孔径不同的特性，使气流通过时流速被控制，有利于均匀带走腔体内的粉尘，使腔体内环境洁净无粉尘，提升良品的生产率；另外，本申请当腔体内压力过高时，通过压缩组件可将氮气引流出腔体后储存，并使腔体内的压力下降，当腔体内压力不足时，将储存的氮气引流至腔体内以有效利用氮气避免能源浪费。

在下文中，将通过图式来说明本申请的各种实施例来详细描述本申请。然而本申请的概念可能以许多不同型式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。

首先，请参阅图1A，其为本申请的一实施例的装置示意图，如图所示，本申请的氮气循环系统包含一氮气输入设备10、一帮浦20、一氮气纯化装置30及一腔体40。

上述的该氮气输入设备10是用以输入一氮气进入该腔体40内，该帮浦20是通过一第一管路1管路连接于该氮气输入设备10，该氮气纯化装置30是通过一第二管路2管路连接于该帮浦20，以及该腔体40是由上而下依序设置一第一多孔件42及一第二多孔件44，将该腔体40分隔为一进气区92、一洁净区94及一出口区96，该进气区92设置一第二进气口41，该第二进气口41通过一第三管路3管路连接于该氮气纯化装置30的一第一出气口324，该出口区96设置一第二出气口43并通过一第四管路4管路连接至该帮浦10，使该氮气通过该帮浦10可回流至该氮气纯化装置30内，其中，该出口区96包含一出口缓冲空间962，该出口缓冲空间962是用以缓冲由该洁净区92所排出的含有粉尘颗粒的该氮气，通过该出口缓冲空间962，可有效率的使该氮气中的粉尘沉降于该出口区96之中。

其中，上述的该氮气纯化装置30包含了一壳体32、一气体过滤模块34及一压缩组件36，该壳体32是包含一第一进气口322及该第一出气口324，该第二管路2连接于该第一进气口322，该第一进气口322设置于该壳体32的一第一侧72，该第一出气口324设置于该壳体32的一第二侧74，而该气体过滤模块34是设置于该壳体32内，该气体过滤模块34是位于该第一进气口322的一侧，另外，该压缩组件36是设置于该壳体32内，该压缩组件36是设置于该气体过滤模块34及该第一出气口324之间，该氮气纯化装置30是将进入的该氮气内的水气、粉尘以及多余的氧气过滤，使该氮气利用该第三管路3进入该腔体40时，该氮气为纯氮气。

而该气体过滤模块34是包含一过滤组件342、一除湿组件344及一滤氧组件346，该过滤组件342是设置于该壳体32内并设置于该第一进气口322及该压缩组件36之间，该除湿组件344是设置于该过滤组件342及该压缩组件36之间，该除湿组件344是用以去除该气体过滤模块34内通过的该氮气中所含的水气，而该滤氧组件346是设置于该除湿组件344及该压缩组件36之间，该滤氧组件346是用以去除该气体过滤模块34内通过的该氮气中所含的氧气，通过该气体过滤模块34可将该氮气进行过滤纯化的程序，使进入该腔体40的该氮气为纯氮，降低粉尘或水气污染该腔体40。

再者，由于过去的氮气循环净化系统，因外在环境温度变化，造成该腔体40内该氮气温度跟随变化，当该氮气温度上升时，该腔体40压力随之升高，反之，该氮气温度下降，该腔体40的压力随之下降，为了控制该腔体40内的适宜的压力，传统常见做法是当该腔体40压力下降时，氮气循环净化系统直接使用该帮浦20加压该氮气，让该腔体40压力上升至适宜范围，而当该腔体40压力上升时，采用直接泄压方式将该氮气排出该腔体40外，让该腔体40压力下降至适宜范围，虽通过这种直接泄压的方式可控制该腔体40的压力，但会造成该氮气能源浪费。

因此，氮气纯化装置30内的该压缩组件36包含一泄压阀(未图示)，该泄压阀用以泄除该腔体40内的一压力，通过该泄压阀将该氮气引流出该腔体40外，另外，除了该压缩组件36外，于该氮气纯化装置30内更包含一气体缓冲槽38，该气体缓冲槽38是设置于该压缩组件36及该第一出气口324之间，有别于过去的氮气循环净化系统，使用该压缩组件36及该气体缓冲槽38控制因温度变化而产生的该腔体40的压力变化；当该腔体40压力升高，将该腔体40内多余的压力通过该压缩组件36储存至该气体缓冲槽38，让该腔体40的压力下降至适当的范围，当该腔体40压力下降时，通过该压缩组件36将该气体缓冲槽38内的该氮气加压并释放至该腔体40内，本申请的氮气循环系统不但可以有效控制该腔体40的压力，更有别一般氮气循环净化系统更节能，避免多于的该氮气能源浪费。

另外，该腔体40内更包含一进气过滤模块47，该进气过滤模块47设置于该第一多孔件42及该第二多孔件44之间，该进气过滤模块47为空气净化机或风机滤网机组(FanFilter Unit，FFU)，该进气过滤模块47是一种结合送风机与高效滤网(HEPA或ULPA)气流循环与过滤的无尘室洁净设备，主要是用来过滤来自作业场所空气中所存在有害空气中的粉尘颗粒，提供洁净的空气。该进气过滤模块47大致可分层流型(laminar)与紊流型(turbulent)两大类，层流型都在Class 1000以下，而紊流型无尘室则是在Class 1000以上主要安装于无尘室天花板上及机台上方，或网格地板内安装此设备，提供无尘室与机台所需的气流循环与空气滤净，使用此设备多半大致采送风式居多。

复参阅图1A，通过该进气过滤模块47将该氮气由该进气区92处的该第二进气口41流入该腔体40，该氮气流经该第一多孔件42、该洁净区94及该第二多孔件44后进入该出口区96，而该氮气(如图1A中的箭头)于该出口区96的该出口缓冲空间962做流体缓冲后，使该氮气中所含的粉尘沉降于该出口区96后，再由该出口区96一侧的一第六管路6连接该第三管路3，再利用该第三管路3巡回流回该腔体40内，而上述的该氮气通过该气体过滤膜组47循环于该腔体40内的方式，可为单边循环，亦可为两边循环，而本实施例中是以单边循环进行说明，但不以此为限。

因此，由上述内容可了解本申请去除粉尘是利用该进气过滤模块47形成的内循环风道，维持该腔体40的洁净度，而更进一步，通过该氮气纯化装置30去除该氮气中水及氧气来维持该腔体40内的低水氧的环境。

因此，本申请的氮气循环系统当该氮气输入设备10通过该第一管路1输入该氮气至该帮浦20时，该帮浦20利用该第二管路2将该氮气输入至该氮气纯化装置30中进行纯化，接着通过该第三管路3将该氮气由该氮气纯化装置30输入至该腔体40内，使该氮气流经该第一多孔件42及该第二多孔件44时，因流速改变产生压力差，而将该腔体40内的粉尘带走。

另外，请一并参考图1B，其为本申请的一实施例的第一多孔件示意图，以及图1C，其为本申请的一实施例的一第二多孔件示意图，如图所示，该腔体40内的该第一多孔件42是具有一第一孔径422，该第二多孔件44是具有一第二孔径442，本申请的该进气过滤模块47在同样的风量下，该第一多孔件42的该第一孔径422依风量通过的截面积(PorousPlate)，计算开孔率15％至30％的圆孔孔径，且平均分布于风量通过的截面积上，而另一方面，该第二多孔件44的该第二孔径442以该第一多孔件42所计算的开孔率，再缩减70％至80％的圆孔孔径(依该第一多孔件42风量通过的截面积，则开孔率为10.5％至24％的圆孔孔径)，且平均分布于风量通过的截面积上，该第二多孔件44的功效可加快该氮气气体的气流速度，该第二孔径442通过的风速可提升4.2至9.5倍，快速将该腔体40的粉尘带至该第二多孔件44下方的该腔体40底部的该出口区96，抑制该洁净区94(Clean Area)内的粉尘污染，更有别一般颗粒净化的功能。

接着，请参考图2，其为本申请的一实施例的缓冲空间及扩散板位置示意图，如图所示，本申请的氮气循环系统更包含一扩散板45，该扩散板45可使该氮气的气体气流平均流入该洁净区94内，进一步，该第一多孔件42及该进气过滤模块47之间设有一第一缓冲空间46，该第一缓冲空间46使该氮气均匀分布扩散流经该进气过滤模块47，同样的，该进气过滤模块47及该扩散板45之间设有一第二缓冲空间48，该第二缓冲空间48使该氮气均匀分布扩散流经该扩散板45。

该氮气经由该第三管路3流入该进气区92后，通过该第一多孔件42，再流经该第一缓冲空间46、该第二缓冲空间48及该扩散板45使该氮气在流入该洁净区94时。可均匀流入而不会使该洁净区94的该氮气量过多产生气流紊乱。

另外，请接着参考图3，其为本申请的一实施例的维修排气示意图，如图所示，本申请的氮气循环系统于该帮浦20的一侧设置有一维修排气口80，其是通过一第五管路5连接至该帮浦20，通过该维修排气口80，于本申请的氮气循环系统需要维修时，通过该帮浦20将该腔体40及该第一管路1、该第二管路2、该第三管路3及该第四管路4内的该氮气抽出，以利后续维修或清洁事宜。

以上所述的实施例，本申请为一种氮气循环系统，可使用氮气或氩气的无尘室，或是使用电浆气体干制程设备的流体流速调节循环处理系统，供循环处理流体应用装置中流动的流体，通过腔体内的第一多孔件的第一孔径及第二多孔件的第二孔径控制气体气流速度，使气体气流均速通过第一多孔件及第二多孔件时，因第二孔径小于第一孔径，因此气流均速通过第二多孔件时，会因为不同孔径的变化，使通过的流速增加，有利于快速带走腔体内粉尘，使腔体内环境洁净无粉尘，提升良品的生产率。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。

Claims (10)

1.一种氮气循环系统，其特征在于，包含：

一氮气输入设备；

一帮浦，其是通过一第一管路连接于该氮气输入设备；

一氮气纯化装置，其是通过一第二管路连接于该帮浦；以及

一腔体，该腔体通过一第三管路与该氮气纯化装置相连，其内依序设置有一第一多孔件及一第二多孔件，该第一多孔件具有一第一孔径，该第二多孔件具有一第二孔径，其中，该第一孔径大于该第二孔径。

2.根据权利要求1所述的氮气循环系统，其特征在于，该氮气纯化装置包含：

一壳体，其设有一第一进气口及一第一出气口，该第一进气口设置于该壳体的一第一侧并通过该第二管路与该帮浦相连，该第一出气口设置于该壳体的一第二侧，并通过该第三管路与该腔体相连；

一气体过滤模块，其是设置于该壳体内，并位于靠近该第一进气口的一侧；以及

一压缩组件，其是设置于该壳体内，位于该气体过滤模块及该第一出气口之间，用于调节该腔体内的气体压力。

3.根据权利要求2所述的氮气循环系统，其特征在于，该气体过滤模块包含一过滤组件，一除湿组件及一滤氧组件，该除湿组件设置于该过滤组件及该滤氧组件之间。

4.根据权利要求1所述的氮气循环系统，其特征在于，该第一多孔件及该第二多孔件，将该腔体分隔为一进气区、一洁净区及一出口区，该进气区设置一第二进气口，该第二进气口通过该第三管路连接于该第一出气口，该出口区设置一第二出气口并通过一第四管路连接至该帮浦。

5.根据权利要求3所述的氮气循环系统，其特征在于，该过滤组件为HEPA或高效过滤棉。

6.根据权利要求1所述的氮气循环系统，其特征在于，该腔体进一步设置有一进气过滤模块，该进气过滤模块设置于该第一多孔件及该第二多孔件之间。

7.根据权利要求6所述的氮气循环系统，其特征在于，该进气过滤模块为空气净化机或风机滤网机组。

8.根据权利要求1所述的氮气循环系统，其特征在于，更包含一维修排气口，其是设于一第五管路的一侧，该维修排气口是通过一第五管路连接至该帮浦。

9.根据权利要求2所述的氮气循环系统，其特征在于，该氮气纯化装置更包含一气体缓冲槽，其是设置于该压缩组件及该第一出气口之间。

10.根据权利要求2所述的氮气循环系统，其特征在于，该压缩组件包含一泄压阀，该泄压阀用以泄除该槽体内的压力。

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