CN220191100U - 一种冷却结构及等离子体火炬阴极装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种冷却结构及等离子体火炬阴极装置，涉及等离子设备技术领域。冷却结构包括第一电极体以及隔板，第一电极体设置有依次连通的进气口、冷却腔体和出气口，隔板设置于冷却腔体内并形成呈蜿蜒状的冷却流道，冷却流道用于供呈气态的冷却介质流过。通过使气态冷却介质流经冷却流道以对第一电极体起到冷却降温的作用，相对现有的除盐水进行冷却的方式，有效地降低了生产能耗以及生产成本，并保证等离子体火炬稳定运行；除此之外，通过设置隔板以在冷却腔体内形成蜿蜒的冷却流道，可显著增加冷却介质的换热面积，实现冷却介质在流经冷却流道的过程中充分与隔板以及第一电极体的内壁接触，以提高散热效率及散热效果。

Description

一种冷却结构及等离子体火炬阴极装置

技术领域

本实用新型涉及等离子设备技术领域，具体而言，涉及一种冷却结构及等离子体火炬阴极装置。

背景技术

随着我国泛半导体行业高速发展，其生产过程产生的工艺废气也随之增加，这些气体大多对人体和环境危害严重，因此在将废气排放前通常需要采用废气处理装置对废气进行净化处理。

目前通常采用等离子体火炬装置进行废气处理，而该装置阴极大多采用除盐水进行冷却，但除盐水的使用成本较高，若因不断循环导致电导率上升引起短路可能导致装置无法正常点火或熄火；若阴极烧蚀穿孔，阴极冷却水持续流出会直接烧毁阴极，同时损耗大量除盐水，严重影响生产效率以及生命财产安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种冷却结构及等离子体火炬阴极装置，其能够确保设备稳定运行，不影响正常生产。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种冷却结构，应用于等离子体火炬阴极装置，包括：

第一电极体，所述第一电极体设置有依次连通的进气口、冷却腔体和出气口；

隔板，所述隔板设置于所述冷却腔体内并形成呈蜿蜒状的冷却流道，所述冷却流道用于供呈气态的冷却介质流过。

在上述实施例中，通过使气态冷却介质流经冷却流道以对第一电极体起到冷却降温的作用，相对现有的除盐水进行冷却的方式，一方面除盐水的制备成本高，另一方面，除盐水循环冷却过程中电导率会逐渐升高，需要定期更换循环水，因此本方案采用的气态冷却介质不仅成本低，其也不需要定期更换，有效地降低了生产成本，并保证等离子体火炬稳定运行；除此之外，通过设置隔板以在冷却腔体内形成蜿蜒的冷却流道，可显著增加冷却介质的换热面积，实现冷却介质在流经冷却流道的过程中充分与隔板以及第一电极体的内壁接触，以提高散热效率及散热效果。

在可选的实施方式中，所述隔板的数量包括多个，所述多个隔板平行设置，相邻的两个所述隔板及所述第一电极体的内壁之间形成第一流道；

所述隔板开设有第二流道，相邻的两个所述第一流道通过所述第二流道连通，所述第一流道和所述第二流道共同形成呈蜿蜒的所述冷却流道。

在上述实施例中，通过设置多个平行的隔板以形成依次连通的第二流道、第一流道以及第二流道等，从而使得冷却介质在流经呈蜿蜒状的冷却流道的过程中充分与隔板以及第一电极体的内壁接触，因此有效增加了冷却介质的与第一电极体的换热面积，进而显著提高了换热效果。

在可选的实施方式中，其中任意一个所述隔板开设的所述第二流道靠近所述第一电极体的一侧内壁，另一个相邻的所述隔板开设的所述第二流道靠近所述第一电极体的相对的另一侧内壁。

在上述实施例中，第一隔板仅开设有一个第二流道，且多个隔板上的多个第二流道呈交错设置，以使得第二流道与第一流道共同形成呈S形的冷却流道，从而提高换热效果。

在可选的实施方式中，所述进气口和出气口分别设置于所述第一电极体的水平方向的两侧，且所述隔板呈竖直设置。

在上述实施例中，通过使得冷却介质从第一电极体的进气口沿水平方向进入冷却流道，并沿水平方向从出气口流出，与现有的除盐水冷却结构采用顶进式内外套管的形式相比，可以有效减小等离子体火炬的体积。

在可选的实施方式中，所述冷却结构还包括两个第二电极体，所述第一电极体与所述第二电极体的电极极性相同；

其中一个所述第二电极体设置于所述进气口处，并形成与所述进气口连通的进气通道；另一个所述第二电极体设置于所述出气口处，并形成与所述出气口连通的出气通道。

在上述实施例中，通过在进气口和出气口设置第二电极体，以将第二电极体装配到第一电极体上，以共同形成电极部，同时还分别形成与进气口和出气口连通的进气通道和出气通道，以方便向冷却腔体通入冷却介质。

在可选的实施方式中，所述冷却结构还包括进气安装件和出气安装件；

所述进气安装件与其中一个第二电极体连接，并与所述第二电极体共同形成所述进气通道；所述出气安装件与另一个所述第二电极体连接，并与所述第二电极体共同形成所述出气通道，所述出气安装件用于与除雾装置连接，以通过所述出气通道向所述除雾装置通入升温后的冷却介质。

在上述实施例中，通过进气安装件与第二电极体连接，以方便通过进气通道向冷却腔体通入冷却介质；通过出气安装件与第二电极体连接，并使得出气安装件通过管道与除雾装置连接，使得吸收热量后的冷却介质进行除雾，实现了冷却介质的再利用，显著降低了能耗。

在可选的实施方式中，所述冷却结构还包括发热件，所述发热件设置于所述第一电极体远离所述冷却腔体的底部。

在上述实施例中，通过将发热件设置于第一电极体的底部，并使其尽可能地远离冷却腔体，减少其工作时对冷却腔热量的传递，提高火炬的热利用效率。

在可选的实施方式中，所述冷却结构还包括密封垫，所述密封垫设置于第一电极体的顶部。

在上述实施例中，通过在第一电极体的顶部设置密封垫，以提高第一电极体的密封性能。

在可选的实施方式中，所述冷却结构还包括安装板，所述安装板设置于所述密封垫的顶部，所述安装板用于安装与所述第一电极体的电极极性相反的电极体。

在上述实施例中，由于第一电极体是阴极，因此可通过安装板安装阳极，安装方便，提高了冷却结构的安装便利性。

第二方面，本实用新型提供一种等离子体火炬阴极装置，包括如前述实施方式任一项所述的冷却结构。

本实用新型实施例提供的冷却结构及等离子体火炬阴极装置的有益效果包括：通过使气态冷却介质流经冷却流道以对第一电极体起到冷却降温的作用，相对现有的除盐水进行冷却的方式，有效地降低了生产能耗以及生产成本，并保证等离子体火炬稳定运行；除此之外，通过设置隔板以在冷却腔体内形成蜿蜒的冷却流道，可显著增加冷却介质的换热面积，实现冷却介质在流经冷却流道的过程中充分与隔板以及第一电极体的内壁接触，以提高散热效率及散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的冷却结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第一电极体的流道示意图。

图标：10-冷却结构；100-第一电极体；110-进气口；120-冷却腔体；130-出气口；140-冷却流道；141-第一流道；142-第二流道；200-隔板；300-第二电极体；400-进气安装件；500-出气安装件；600-发热件；700-密封垫；800-安装板；910-进气通道；920-出气通道。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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实用新型中的具体含义。

随着我国泛半导体行业(例如半导体、面板、太阳能、LED等行业)高速发展，其生产过程中会产生大量工艺废气，例如含氟、氯、硅、氮、氢等元素为代表的温室气体，以及其他剧毒性、易燃性的有害气体，废气的治理效果直接影响产能利用率、产品良率，以及员工职业健康、生产环境。目前，通常采用小型等离子体火炬进行高温分解的方式对前述废气进行就地处理。

然而，等离子体火炬阴极目前一般采用除盐水进行冷却，其在运行中存在不少问题，例如：除盐水制备成本高；当除盐水不断循环时电导率升高，会引起等离子体火炬阴阳极之间短路，使得等离子体火炬无法正常点火或突然熄火；若阴极烧蚀穿孔，阴极冷却水持续流出会直接烧毁阴极，同时损耗大量除盐水；若发生上述情况，将严重影响生产效率以及生命财产安全。

基于以上问题，本实用新型提供了一种等离子体火炬阴极装置，应用于等离子设备技术领域。该等离子火炬阴极装置，采用气体进行冷却降温，可有效达到降低成本的目的，同时确保设备稳定运行，不影响正常生产。

请参阅图1和图2，等离子体火炬阴极装置(图未示)包括冷却结构10，冷却结构10包括第一电极体100、隔板200、第二电极体300、进气安装件400、出气安装件500、发热件600、密封垫700以及安装板800，第二电极体300周向安装于第一电极体100的侧壁，进气安装件400以及出气安装件500均安装于第一电极体100外，发热件600安装在第一电极体100的底部，密封垫700和安装板800依次安装在第一电极体100的顶部。

详细地，第一电极体100设置有依次连通的进气口110、冷却腔体120和出气口130；隔板200设置于冷却腔体120内并与第一电极体100的内壁连接，隔板200用于将冷却腔体120形成呈蜿蜒状的冷却流道140，冷却流道140用于供呈气态的冷却介质流过。

在本实施例中，通过使气态冷却介质流经冷却流道140以对第一电极体100起到冷却降温的作用，相对现有的除盐水进行冷却的方式，有效地降低了生产成本，并保证等离子体火炬稳定运行；除此之外，通过设置隔板200以在冷却腔体120内形成蜿蜒的冷却流道140，可显著增加冷却介质的换热面积，实现冷却介质在流经冷却流道140的过程中充分与隔板200以及第一电极体100的内壁接触，以提高散热效率及散热效果。

根据实际测验，该冷却结构10的换热面积可以达到采用除盐水的水冷腔的换热面积的三倍，因此显著增加了换热介质的换热面积。

可选地，冷却介质可以为氮气或压缩气体。

进一步地，隔板200的数量包括多个，多个隔板200平行设置，相邻的两个隔板200及第一电极体100的内壁之间形成第一流道141；隔板200开设有第二流道142，相邻的两个第一流道141通过第二流道142连通，第一流道141和第二流道142共同形成呈蜿蜒的冷却流道140。

在本实施例中，通过设置多个平行的隔板200以形成依次连通的第二流道142、第一流道141以及第二流道142等，从而使得冷却介质在流经呈蜿蜒状的冷却流道140的过程中充分与隔板200以及第一电极体100的内壁接触，因此有效增加了冷却介质的与第一电极体100的换热面积，进而显著提高了换热效果；其中，位于两侧的隔板200开设的第二流道142分别与进气口110和出气口130连通。

进一步地，其中任意一个隔板200开设的第二流道142靠近第一电极体100的一侧内壁，另一个相邻的隔板200开设的第二流道142靠近第一电极体100的相对的另一侧内壁。

在本实施例中，需要说明的是，第一隔板200仅开设有一个第二流道142，且多个隔板200上的多个第二流道142呈交错设置，以使得第二流道142与第一流道141共同形成呈S形的冷却流道140，从而提高换热效果。

进一步地，进气口110和出气口130分别设置于第一电极体100的水平方向的两侧，且隔板200呈竖直设置。

在本实施例中，通过使得冷却介质从第一电极体100的进气口110沿水平方向进入冷却流道140，并沿水平方向从出气口130流出，与现有的除盐水冷却结构10采用顶进式内外套管的形式相比，可以有效减小等离子体火炬的体积。

根据实际测验，采用上述的冷却结构10，相对除盐水冷却结构10可以减小40％的体积。

需要说明的是，第一电极体100呈筒状，进气口110的中心与出气口130中心的连线与第一电极体100的轴线相交且垂直，且其连线与隔板200所在的平面垂直。

进一步地，第二电极体300的数量为两个，第一电极体100与第二电极体300的电极极性相同；其中一个第二电极体300设置于进气口110处，并形成与进气口110连通的进气通道910；另一个第二电极体300设置于出气口130处，并形成与出气口130连通的出气通道920。

在本实施例中，通过在进气口110和出气口130设置第二电极体300，以将第二电极体300装配到第一电极体100上，以共同形成电极部，同时还分别形成与进气口110和出气口130连通的进气通道910和出气通道920，以方便向冷却腔体120通入冷却介质。

需要说明的是，第一电极体100和第二电极体300均为负极，且第一电极体100和第二电极体300共同形成负极部。

进一步地，进气安装件400与其中一个第二电极体300连接，并与第二电极体300共同形成进气通道910；出气安装件500与另一个第二电极体300连接，并与第二电极体300共同形成出气通道920，出气安装件500用于与除雾装置(图未示)连接，以通过出气通道920向除雾装置通入冷却介质。

在本实施例中，通过进气安装件400与第二电极体300连接，以方便通过进气通道910向冷却腔体120通入冷却介质；通过出气安装件500与第二电极体300连接，并使得出气安装件500通过管道与除雾装置连接，使得吸收热量后的冷却介质进行除雾，实现了冷却介质的再利用，显著降低了能耗。

进一步地，发热件600设置于第一电极体100远离冷却腔体120的底部。

在本实施例中，通过将发热件600设置于第一电极体100的底部，并使其尽可能地远离冷却腔体120，以使得冷却介质对冷却腔体120进行冷却的情况下，避免影响发热件600正常进行加热。

可选地，发热件600可以是由钨材料制成，发热件600可以用来放电。

进一步地，密封垫700设置于第一电极体100的顶部。

需要说明的是，第一电极体100的顶部呈开口状，以便于加工。

在本实施例中，通过在第一电极体100的顶部设置密封垫700，以提高第一电极体100的密封性能。

进一步地，安装板800设置于密封垫700的顶部，安装板800用于安装与第一电极体100的电极极性相反的电极体。

在本实施例中，由于第一电极体100是阴极，因此可通过安装板800安装阳极，安装方便，提高了冷却结构10的安装便利性。

综上所述，本实用新型提供了一种冷却结构10及等离子体火炬阴极装置，通过使气态冷却介质流经冷却流道140以对第一电极体100起到冷却降温的作用，相对现有的除盐水进行冷却的方式，有效地降低了生产能耗以及生产成本，并保证等离子体火炬稳定运行；除此之外，通过设置隔板200以在冷却腔体120内形成蜿蜒的冷却流道140，可显著增加冷却介质的换热面积，实现冷却介质在流经冷却流道140的过程中充分与隔板200以及第一电极体100的内壁接触，以提高散热效率及散热效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷却结构(10)，应用于等离子体火炬阴极装置，其特征在于，包括：

第一电极体(100)，所述第一电极体(100)设置有依次连通的进气口(110)、冷却腔体(120)和出气口(130)；

隔板(200)，所述隔板(200)设置于所述冷却腔体(120)内并形成呈蜿蜒状的冷却流道(140)，所述冷却流道(140)用于供呈气态的冷却介质流过。

2.根据权利要求1所述的冷却结构(10)，其特征在于，所述隔板(200)的数量包括多个，所述多个隔板(200)平行设置，相邻的两个所述隔板(200)及所述第一电极体(100)的内壁之间形成第一流道(141)；

所述隔板(200)开设有第二流道(142)，相邻的两个所述第一流道(141)通过所述第二流道(142)连通，所述第一流道(141)和所述第二流道(142)共同形成呈蜿蜒的所述冷却流道(140)。

3.根据权利要求2所述的冷却结构(10)，其特征在于，其中任意一个所述隔板(200)开设的所述第二流道(142)靠近所述第一电极体(100)的一侧内壁，另一个相邻的所述隔板(200)开设的所述第二流道(142)靠近所述第一电极体(100)的相对的另一侧内壁。

4.根据权利要求1所述的冷却结构(10)，其特征在于，所述进气口(110)和出气口(130)分别设置于所述第一电极体(100)的水平方向的两侧，且所述隔板(200)呈竖直设置。

5.根据权利要求1所述的冷却结构(10)，其特征在于，所述冷却结构(10)还包括两个第二电极体(300)，所述第一电极体(100)与所述第二电极体(300)的电极极性相同；

其中一个所述第二电极体(300)设置于所述进气口(110)处，并形成与所述进气口(110)连通的进气通道(910)；另一个所述第二电极体(300)设置于所述出气口(130)处，并形成与所述出气口(130)连通的出气通道(920)。

6.根据权利要求5所述的冷却结构(10)，其特征在于，所述冷却结构(10)还包括进气安装件(400)和出气安装件(500)；

所述进气安装件(400)与其中一个第二电极体(300)连接，并与所述第二电极体(300)共同形成所述进气通道(910)；所述出气安装件(500)与另一个所述第二电极体(300)连接，并与所述第二电极体(300)共同形成所述出气通道(920)，所述出气安装件(500)用于与除雾装置连接，以通过所述出气通道(920)向所述除雾装置通入冷却介质。

7.根据权利要求1所述的冷却结构(10)，其特征在于，所述冷却结构(10)还包括发热件(600)，所述发热件(600)设置于所述第一电极体(100)远离所述冷却腔体(120)的底部。

8.根据权利要求1所述的冷却结构(10)，其特征在于，所述冷却结构(10)还包括密封垫(700)，所述密封垫(700)设置于第一电极体(100)的顶部。

9.根据权利要求8所述的冷却结构(10)，其特征在于，所述冷却结构(10)还包括安装板(800)，所述安装板(800)设置于所述密封垫(700)的顶部，所述安装板(800)用于安装与所述第一电极体(100)的电极极性相反的电极体。

10.一种等离子体火炬阴极装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的冷却结构(10)。