TW201509553A - 稀薄液體高壓循環成核傳送（ｈ－ｃｎｘ）之表面處理、清理、與乾燥的高壓方法及系統 - Google Patents

Abstract

使用高壓可以有效地清理具有複雜表面輪廓的物體。可引入高溫高壓液體或蒸氣至容納有要被清理的物體之密封腔室，形成稀薄液體層在該物體上。密封腔室中的壓力可快速降低，蒸發該稀薄液體層，這可從該物體移除表面汙染物。該處理可重複，直到該物體清理完成。

Description

稀薄液體高壓循環成核傳送(H-CNX)之表面處理、清理、與乾燥的高壓方法及系統 【相關申請案之交互參照】

本申請案主張先行專利申請案序號第61/836,653號的優先權，其申請於2013年6月18日，標題為「Hyperbaric Methods and Systems for Surface Treatment,Cleaning,and Drying：Thin Liquid H-CNX」，其在此以引用之方式將其全部併入。

本申請案係申請案序號第13/888,338號的部分連續申請案，其申請於2013年5月6日，標題為「Hyperbaric Methods and Systems for Surface Treatment,Cleaning,and Drying」，其主張下述申請案的優先權：美國先行專利申請案序號第61/643,328號，其申請於2012年5月6日，標題為「Hyperbaric Methods and Systems for Surface Treatment,Cleaning,and Drying」；美國先行專利申請案序號第61/643,329號，其申請於2012年5月6日，標題為「Hyperbaric Methods and Systems for Surface Treatment,Cleaning,and Drying」；美國先行專利申請案序號第61/643,330號，其申請於2012年5月6日，標題為「Hyperbaric Methods and Systems for Surface Treatment,Cleaning,and Drying」；美國先行專利申請案序號第61/643,332號，其申請 於2012年5月6日，標題為「Hyperbaric Methods and Systems for Surface Treatment,Cleaning,and Drying」；其在此以引用之方式併入。

此申請案係相關於申請案序號第13/733,119號，其申請於2013年1月2日，標題為「Methods and systems for cleaning for cyclic nucleation transport(CNX)」，其主張先行專利申請案序號第61/582,482號的優先權，第61/582,482號的申請案申請於2012年1月2日，標題為「Methods and systems for cleaning」，其在此以引用之方式將其全部併入。

本案為一種表面處理、清理、與乾燥的高壓方法及系統，尤指一種稀薄液體高壓循環成核傳送(H-CNX)之表面處理、清理、與乾燥的高壓方法及系統。

具有複雜形狀的部件或裝置對表面處理與清理造成特別的挑戰，因為小的開孔、內部死角、盲孔與部件內的其他難以到達的地方。傳統的噴霧和聲波攪動無法有效地接近這些區域，且即使能夠接近這些區域，也難以或不可能從這些部件移除化學副產物、鬆動的碎片與被污染的清洗溶液。即使複雜的歧管流動連接也無法有效地從某些部件內的漸縮區域與死角沖洗掉污染物。

在某些實施例中，揭示高壓清理處理，包含：形成稀薄液體層在一物體上，以及蒸發該稀薄液體層。該稀薄液體層可凝結自一飽和蒸汽或一超熱蒸汽，且因此當壓力下降時可容易地蒸發。藉由噴灑一飽和液體在該物體上，可形成該稀薄液體層。該蒸發處理可移除附著在該物體表面上的微粒狀物質，強有力地清理該物體。該處理可重複，直到該物體清理完成。

110‧‧‧操作體系

120‧‧‧操作體系

130-134‧‧‧相變溫度

210、215‧‧‧閥

220、225‧‧‧閥

240、245‧‧‧腔室

250、255‧‧‧物體

260‧‧‧高壓力與溫度蒸汽

265‧‧‧高壓力與溫度液體

270、275‧‧‧加熱器組件

300‧‧‧閥

304‧‧‧入口

310‧‧‧溫度-壓力狀態

314‧‧‧蒸汽狀態

320‧‧‧閥

324‧‧‧閥狀態

330‧‧‧沸騰曲線

340‧‧‧腔室

350‧‧‧物體

360‧‧‧高壓力與溫度蒸汽

440‧‧‧蒸汽

442‧‧‧腔室

450‧‧‧物體

475‧‧‧加熱器

480‧‧‧液體

482‧‧‧貯存器

488‧‧‧閥

489‧‧‧閥

510‧‧‧溫度-壓力狀態

514‧‧‧蒸汽狀態

520‧‧‧閥

524‧‧‧閥狀態

530‧‧‧沸騰曲線

540‧‧‧腔室

550‧‧‧物體

560‧‧‧高壓力與溫度蒸汽

583‧‧‧導管(入口)

595‧‧‧加熱器

640‧‧‧蒸汽

642‧‧‧腔室

650‧‧‧物體

675‧‧‧加熱器

680‧‧‧液體

682‧‧‧貯存器

688‧‧‧閥

689‧‧‧閥

692‧‧‧腔室

698‧‧‧閥

700、710、720、730、740、750、760、770‧‧‧操作

810‧‧‧溫度-壓力狀態

814‧‧‧蒸汽狀態

820‧‧‧閥

824‧‧‧閥狀態

825‧‧‧導管

830‧‧‧沸騰曲線

840‧‧‧腔室

850‧‧‧物體

860‧‧‧蒸汽

865‧‧‧高溫度與壓力液體

900、910、920、930、940、950、960‧‧‧操作

1001‧‧‧真空冷凝器壓力釋放容器(VCPRC)

1002‧‧‧釋放閥

1003‧‧‧排放閥

1004‧‧‧冷凝器線圈

1010‧‧‧液體供應閥

1020‧‧‧釋放閥

1030‧‧‧蒸汽供應閥

1040‧‧‧飽和蒸汽

1045‧‧‧液體

1050‧‧‧物體

1070‧‧‧處理腔室

1075‧‧‧隔離層

1080‧‧‧貯存器

1085‧‧‧閥

1090‧‧‧加熱元件

1101‧‧‧排放貯存器

1103‧‧‧排放閥

1104‧‧‧冷卻線圈

1120‧‧‧釋放閥

1120*‧‧‧箭頭

1130‧‧‧蒸汽傳送閥

1130*‧‧‧箭頭

1140‧‧‧飽和蒸汽

1141‧‧‧蒸汽

1143‧‧‧液體

1145‧‧‧飽和液體

1150‧‧‧物體

1160‧‧‧稀薄液體層

1170‧‧‧處理腔室

1180‧‧‧貯存器

1185‧‧‧閥

1190‧‧‧加熱元件

1201‧‧‧排放貯存器

1204‧‧‧冷卻線圈

1210‧‧‧傳送閥

1210*‧‧‧箭頭

1220‧‧‧釋放閥

1220*‧‧‧箭頭

1240‧‧‧飽和蒸汽

1241‧‧‧蒸汽

1243‧‧‧槽底部

1245‧‧‧飽和液體

1250‧‧‧物體

1260‧‧‧稀薄液體層

1270‧‧‧處理腔室

1280‧‧‧貯存器

1290‧‧‧加熱元件

1300、1310、1320、1330、1340、1350、1360‧‧‧操作

第1A-1B圖為本案較佳實施例之操作的範例體系；第2A-2B圖為本案較佳實施例之高壓清理處理的配置；第3A-3B圖為本案較佳實施例之使用高壓蒸汽壓力的清理處理；第4圖為本案較佳實施例之用於清理及/或乾燥物體的範例系統配置；第5A-5B圖為本案較佳實施例之使用高壓蒸汽壓力的另一範例清理與乾燥處理；第6圖為本案較佳實施例之用於清理及/或乾燥物體的另一範例系統配置；第7A-7B圖為本案較佳實施例之用於高壓清理處理的範例流程圖；第8A-8C圖為本案較佳實施例之使用高壓蒸汽壓力的範例清理與乾燥處理；第9圖為本案較佳實施例之用於高壓乾燥處理的另一範例流程圖；第10圖為本案較佳實施例之稀薄液體高壓系統的示意布局； 第11A-11B圖為本案較佳實施例之高壓清理處理；第12A-12B圖為本案較佳實施例之高壓清理處理；第13圖為本案較佳實施例之用於高壓清理處理的流程圖。

循環成核傳送(CNX,cyclic nucleation transport)處理可用於清理具有複雜形狀的物體。物體可浸在液體中，且蒸汽壓可循環於低壓位準(例如，真空位準)與高壓位準(例如，高於低壓位準)之間。在低壓時，液體可開始沸騰，產生氣泡。該處理狀況較佳地受到控制，使得氣泡產生在物體的表面處。在高壓時，可終結產生的氣泡(例如，破滅)，這可給予能量來移除表面汙染物，清理該物體。

CNX處理可生長與瓦解蒸汽氣泡，這會轉移流體並且從被遮蓋的表面移走汙染物。另外，成核處理係無關於邊界層與幾何形狀，邊界層與幾何形狀會阻擋任何清理攪動或轉移。在CNX處理中，所有表面在壓力受到控制的環境中都面對相同的壓力。因此，蒸汽氣泡將產生在任何表面處，不論是否被遮蔽於直觀。只要壓力保持在流體蒸汽壓力之下，成核會持續不減弱，且轉移流會持續流動。當再次加壓時，蒸汽氣泡會瓦解並且將新的流體與動能帶至物體表面。

可使用高壓循環成核傳送(H-CNX,hyperbaric cyclic nucleation transport)處理，其中壓力從高於大氣壓力的壓力循環。較高的壓力會伴隨著較高的溫度，這對於較有效率的清理與較便宜的液體媒介提供額外的益處。藉由變動的壓力可以執行該循環，例如，從等於或高於液體 的沸騰壓力的壓力(且在某些實施例中高於大氣壓力)至低於或等於液體的沸騰壓力的壓力(其可高於或低於大氣壓力)。

在某些實施例中，具有高壓壓力的循環成核技術可用於表面處理、清理、與乾燥物體。高壓壓力處理可顯著地簡化清理與乾燥設備，例如，藉由除去在循環處理期間的真空幫浦或電源。另外，高壓壓力處理可擴大溫度範圍，這可導致較快的反應速率，增加處理速度與清理的有效性。另外，消耗品可以較便宜且對環境較友善的，例如，可使用高溫的水與蒸氣來取代高活性化學品。

第1A-1B圖為本案較佳實施例之操作的範例體系。在第1A圖為溫度-壓力曲線，展示本發明的範例操作體系110，其較佳情況係高於大氣壓力與對應的沸騰溫度(亦即，在大氣壓力時的沸騰溫度)。該處理體系較佳情況包含具有高於大氣壓力的壓力、以及在大氣壓力時高於沸騰溫度的溫度之區域。在第1B圖為溫度-能量曲線，展示本發明的範例操作體系120，其較佳可圍繞於轉換溫度(Transition Temperature)130-134(對應至不同的壓力)。轉換溫度通常為沸騰溫度，例如，對水而言，在大氣壓力時為100℃，且在較高或較低的壓力時分別為較高或較低的溫度。在某些實施例中，本發明揭示循環高壓處理，其中該操作體系係圍繞於在高於大氣壓力的壓力時的轉換溫度。

高壓CNX(H-CNX)可提供顯著的益處，包含：擴大的溫度範圍，例如，相關於較快反應速率的較高溫度，其增加部分的處理速度與清理的有效性；更多使用高溫的純水與蒸氣來清理，而不使用危險、昂貴、或對環境有害的化學品；更有效率的乾燥，其可藉由升高的溫度以及 膨脹的蒸汽氣泡可快速轉移部件表面上附著的液體之能力來協助；除去真空幫浦，因為壓力可釋放至大氣壓力；殺菌，其可利用該清理處理在原位完成，因為高壓滅菌狀態可被達成作為H-CNX處理的自然結果；使用DI水，DI水在高溫與高壓時可提供較優良的清理與去油汙而不需要溶劑；簡單的設計；以及使用飽和或超熱流之原位乾燥。

在CNX處理中，可產生壓力的循環並且終結氣泡。例如，低蒸汽壓的液體在低於該液體的沸騰溫度的溫度時會開始沸騰，例如產生氣泡。當蒸汽壓增加時，氣泡會終結或瓦解。氣泡可作用來轉移與傳送化學品、汙染、粒子與碎片至與自表面。氣泡的循環可逐漸從液體媒介提供能量至物體表面，來用於清理。

在H-CNX處理中，液體媒介可被帶至具有高內部能量的狀態，例如提供熱能至高於大氣壓力的壓力與在大氣壓力時高於沸騰溫度的溫度(但是低於液體的壓力的沸騰溫度)。該能量可以此方式釋放：循環地在物體表面處產生與終結氣泡、利用氣泡能量來處理與清理物體表面。例如，藉由打開釋放閥而暫時釋放液體的壓力至低於沸點(例如，大氣壓力)，產生氣泡。可執行壓力釋放處理而不會主動作用在液體的溫度上，因此液體的溫度可以不改變或稍微改變，取決於設備與處理。之後，終止壓力釋放，且重新建立平衡。例如，關閉釋放閥，且蒸汽壓建立至平衡。平衡點較佳地高於沸點，例如，液體壓力係高於液體溫度的沸騰壓力，且因此終結氣泡，作用來將新的流體與能量帶來清理物體表面，例如，藉由釋放能量至黏著於物體表面的微粒狀物質。該處理可重複，直到該物體清理完成，或者直到內部能量不再適於執行壓力循環。在某些實施例中，可提供額外 的能量。

H-CNX處理可簡化設備與處理，例如，利用僅在一開始供應的能量來提供高內部能量至液體媒介。僅藉由以對於清理處理為最佳的頻率來栓牢釋放閥，可執行後續的循環成核傳送作用。

例如，物體可設置於具有高內部能量的液體媒介中，且之後減少內部能量，以形成氣泡於液體媒介中。在一開始，氣泡傾向於在物體表面處成核。隨著更多能量釋放，氣泡可形成於液體媒介中。當在表面處的氣泡之後終結以及在氣泡的瓦解期間，能量可提供至物體表面，移除任何附著的汙染物或殘渣。氣泡的循環(產生與終結)可作用來清理物體表面，甚至是難以到達的地方。高內部能量可為高溫度、高壓力液體的形式，且釋放的能量可為釋放的壓力的形式，減少液體的內部能量。

在H-CNX處理中，物體可部分或完全浸在密封容器中的液體媒介中。液體可部分或完全充填該容器。液體媒介具有高於大氣壓力的蒸汽氣相壓力。液體媒介並未沸騰或未在沸騰初端，表示沒有氣泡形成於液體內，在物體表面處或液體媒介處。例如，藉由打開釋放閥至大氣，可減少密封容器內的壓力。因為液體媒介係在較高的蒸汽壓力，減少壓力會導致氣泡形成，例如，在沸騰初端有氣泡成核在物體表面處。密封容器內的壓力之後增加，例如，較佳地藉由關閉釋放閥。當壓力穩定在蒸汽壓力時，然後氣泡終結。利用高於大氣壓力的壓力循環，重複該壓力循環。氣泡的循環(例如，氣泡形成與終結的重複序列)可導致物體表面的化學處理或清理。

在某些實施例中，本發明揭示高壓循環成核處理，其中物體 並未浸在液體中。反而，物體至少部分被作為潮濕表面的液體薄層所覆蓋。因此，壓力的釋放會是快速的，因為沒有在大批液體中的非所欲成核，但是所有氣泡形成都發生在表面處。藉由先浸泡、藉由噴灑、或藉由凝結飽和蒸汽至表面上，可施加稀薄液體層至物體。在任一實例中，稀薄液體可受到CNX，其將導致從表面快速地蒸發與移除。蒸汽的此快速移除將從物體表面攜帶非所欲的反應副產物與其他碎片在自身。

在某些實施例中，稀薄液體或蒸汽凝結可用於處理其中浸泡處理較不易控制、會損傷、或產生非所欲旁支影響的表面。

在某些實施例中，稀薄液體高壓成核處理可包含曝露物體至高壓液體及/或蒸汽，之後移除高壓液體及/或蒸汽。該處理可重複。例如，具有高內部能量的液體層可形成於物體表面上，例如藉由曝露該物體至具有高內部能量的蒸汽媒介，以形成凝結的液體層，或者利用具有高內部能量的液體媒介來噴灑該物體。可減少內部能量，以使液體層相變，例如，轉變液體層至蒸汽形式並且從物體表面去除。在相變轉變期間，能量可提供至物體表面，移除任何附著的汙染物或殘渣。稀薄液體層的循環(形成與蒸發)可作用來清理物體表面，甚至是難以到達的地方。高內部能量可為高溫度、高壓力液體的形式，且釋放的能量可為釋放的壓力的形式，減少液體的內部能量。

在某些實施例中，可提供液體或蒸汽至密封容器中的物體。該液體可噴灑在物體上。該蒸汽可引入密封容器中，以在物體表面上凝結。液體及/或蒸汽可具有高於大氣壓力的蒸汽氣相壓力。例如，藉由打開釋放閥至大氣，可減少密封容器內的壓力。藉由快速減少容器的壓力，液體及/ 或蒸汽可從物體表面移除，強有力地移除物體表面處的任何汙染物。

例如，藉由重新引入液體及/或蒸汽，之後可增加密封容器內的壓力。重複壓力循環(例如，藉由液體及/或蒸汽的循環引入與移除)可導致物體表面的化學處理或清理。

在某些實施例中，本發明揭示：使用高能量流體(例如，飽和或超熱流或水)作為用於清理與乾燥的媒介之方法及設備。蒸氣可從高壓飽和蒸氣(例如，在5bar的壓力與160℃)減低至大氣蒸氣(例如，在1bar的壓力與130℃)。藉由絕熱的膨脹(例如，透過釋放閥)，可達成高壓至低壓。藉由蒸發液體或藉由提供加壓的氣體或蒸汽，可達成低壓至高壓。釋放閥的出口可釋放至大氣周圍的、特殊的真空冷凝器壓力釋放容器，其中它可被再利用或適當地設置。

飽和蒸氣係在相同壓力時與熱水(例如，飽和水)相平衡的蒸氣。例如，在大氣壓力時，水在100℃沸騰，產生飽和蒸氣與飽和水。若飽和蒸氣在溫度上減低同時保持相同的壓力，飽和蒸氣將凝結，以產生水滴。例如，飽和水包含不會沸騰時的最多熱能。相反的，飽和蒸汽包含不會凝結時的最少熱能。

超熱流係溫度高於水的沸點之蒸氣。若超熱流在恆壓被加熱，隨著該蒸氣變成乾的飽和蒸氣，它的溫度也將維持恆定。繼續加熱將隨後產生超熱流。

超熱水係溫度在一般沸點(100℃)與臨界溫度(374℃)之間時的壓力之下的液態水。也熟知為次臨界水與加壓熱水。超熱水在高壓之下可為穩定，例如藉由在具有頭部空間的密封容器中加熱，其中液態 水係平衡於在飽和蒸汽壓力的水蒸汽。這不同於不穩定的超熱，不穩定的超熱指的是：在大氣壓力時高於其正常沸點的水，且其因為缺少成核位置而並未沸騰。

在某些實施例中，本發明揭示用於清理與選擇性地乾燥物體之方法及設備，包含利用凝結自高壓與高溫蒸汽的稀薄液體層來塗覆或濕化物體表面。當稀薄液體層蒸發時(例如藉由快速釋放放置有該物體的容器的壓力)，能量可轉移至物體表面。快速膨脹的蒸汽可轉移與蒸發物體表面上的液體層，有效地清理物體。完全的蒸發處理也可乾燥該物體，例如，藉由非常稀薄的液體層或藉由高溫高壓液體層。

第2A-2B圖為本案較佳實施例之高壓清理處理的配置。在第2A圖中，物體250設置於腔室240中。閥210可耦接於高溫高壓蒸汽貯存器，例如飽和或超熱蒸汽貯存器。閥220可耦接於周遭或排放貯存器。在操作上，閥210打開，以供應給腔室240來自高溫高壓蒸汽貯存器的高壓力與溫度蒸汽260。閥220關閉，以維持腔室240內的高壓。蒸汽260具有的壓力係對應於其液體溫度的沸騰壓力或高於該沸騰壓力，例如，具有液體的沸騰曲線之溫度-壓力狀態或高於液體的沸騰曲線之溫度-壓力狀態。

在曝露至高能量蒸汽260的期間，蒸汽260可凝結在物體250上。腔室可選擇包含加熱器組件270，以減少或防止腔室240的壁部處的凝結，並且維持液體260的高能量狀態。物體250可曝露至高能量蒸汽260，以形成稀薄液體層於物體表面上。稀薄液體層可為連續的，例如，形成物體表面上的連續塗覆。稀薄液體層可為非連續的，例如，留下某些表面區域沒有液體或者有液體小滴但非液體層。稀薄液體層可僅包含物體表面上的 液體小滴。

接著，閥210關閉。另一邊，閥220則打開，用以釋放蒸汽260至周遭(例如，大氣環境)或至排放貯存器。附著於物體的液體層或液體小滴可蒸發且釋放至周遭。壓力釋放也可產生來自所有表面的流體流動，因此可從腔室中或物體上的捕捉空間與所有表面去除任何液體小滴，特別是在出口附近的小滴。

在某些實施例中，壓力釋放可提供物體的有效清理，因為物體表面處的液體層或液體小滴的蒸發可給予能量至附著的汙染物，將汙染物自物體表面去除。選擇性地，藉由移除物體表面上的液體，壓力釋放也可乾燥該物體。

在第2B圖中，物體255設置於腔室245中。閥215可耦接於高溫高壓液體貯存器，例如飽和或超熱液體貯存器。閥225可耦接於周遭或排放貯存器。操作時，閥215打開，可供應腔室245來自高溫高壓液體貯存器的高壓力與溫度液體265。此時，閥225關閉，可維持腔室245內的高壓。液體265具有的壓力係對應於其液體溫度的沸騰壓力或高於該沸騰壓力，例如，具有液體的沸騰曲線之溫度-壓力狀態或高於液體的沸騰曲線之溫度-壓力狀態。

在曝露至高能量液體265的期間，液體265可形成塗覆於物體255上。腔室可選擇包含加熱器組件275，以減少或防止腔室245的壁部處的凝結，並且維持液體265的高能量狀態。液體流動265所形成的塗覆可為連續的或非連續的。

閥215可之後關閉。另一邊，閥225打開，用以減少腔室245 中的壓力，例如藉由釋放腔室245中的蒸汽至周遭(例如，大氣環境)或至排放貯存器。附著於物體的液體層或液體小滴可蒸發且釋放至周遭。

第3A-3B圖為本案較佳實施例之使用高壓蒸汽壓力的清理處理。在第3A圖中，物體350設置於腔室340中，腔室340從入口304接收高壓力與溫度蒸汽360。閥320關閉時，可維持腔室340內的高壓。蒸汽360具有的壓力係對應於其液體溫度的沸騰壓力或高於該沸騰壓力，例如，具有沸騰曲線330之溫度-壓力狀態310或者低於或高於沸騰曲線330之溫度-壓力狀態310。例如，飽和蒸氣可在沸騰曲線處，而超熱流可具有高於沸騰曲線壓力之壓力。另外，較佳之蒸汽360壓力係高於大氣壓力。例如，蒸汽360可為在壓力5bar與溫度160℃的水蒸汽(例如，蒸氣)。在曝露至高能量蒸汽360的期間，因為該高溫蒸汽，所以可對物體殺菌。腔室係顯示為沒有任何液體，但是在某些實施例中，可存在液體，且物體表面處也可存在液體小滴。可提供選擇性的加熱器，以加熱腔室壁部，防止或減少腔室壁部上的凝結。

在第3B圖中，入口304關閉(由關閉的閥300顯示)，且閥320迅速打開(由閥狀態324顯示)，以釋放蒸汽360至周遭(例如，大氣環境)。蒸汽狀態314可下降至例如低於沸騰曲線的壓力，且附著於物體的任何液體小滴可蒸發且釋放至周遭。另外，壓力釋放也可產生來自所有表面的流體流動，因此可從腔室中或物體上的捕捉空間與所有表面去除任何液體小滴，特別是在出口附近的小滴。該處理可重複，直到該物體清理完成。

在某些實施例中，壓力釋放可提供物體的有效清理以及選擇性的乾燥，因為當回到大氣壓力時，某些或所有液體蒸汽會快速蒸發，且 液體小滴可被推送出腔室。蒸發處理可從物體表面移除汙染物。

可使用其他配置，例如，入口304係配置來噴灑高溫高壓液體(例如，飽和液體或超熱液體)，而非高溫高壓蒸汽。藉由凝結(來自蒸汽)或藉由濕化(來自液體)，來自入口304的蒸汽或液體可提供稀薄液體塗覆。

上述說明過於簡化，且不打算限制本發明的有效性與範圍，其由所附的申請專利範圍來界定。

在某些實施例中，蒸汽媒介可通過貯存器供應至腔室。貯存器可受到加熱，以維持適當壓力(例如，高壓壓力)的液體/蒸汽恆定地供應至腔室。

第4圖為本案較佳實施例之用於清理及/或乾燥物體的範例系統配置。貯存器482可通過閥488供應高能量蒸汽至腔室442。加熱器475可用於加熱液體480至高於大氣壓力的壓力。加熱器475可恆定地加熱，以維持用於液體480的適當溫度與壓力。閥489可用於供應加壓的氣體、蒸汽或液體至貯存器。閥488可打開，以傳送加熱的蒸汽至腔室442，圍繞蒸汽440內的物體450。釋放閥428可用來釋放該蒸汽。另外，可提供選擇性的加熱器，以加熱腔室壁部，防止或減少腔室壁部上的凝結。

當然，亦可使用其他配置，例如，閥488可耦接於液體部分480，且閥488可配置來噴灑高溫高壓液體(例如，飽和液體或超熱液體)在物體450上。藉由凝結(來自蒸汽)或藉由濕化(來自液體)，來自入口488的蒸汽或液體可提供稀薄液體塗覆。

在某些實施例中，本發明揭示加熱且加壓的處理，流體供應 貯存器係用於傳送在受控制的壓力之下的熱蒸汽或蒸氣至處理腔室。本發明另外揭示高壓處理腔室，其能夠從供應貯存器接收壓力之下的液體或蒸汽，且能夠從處理腔室釋放壓力之下的蒸汽，以開始循環清理處理。該高壓處理腔室能夠從處理腔室釋放壓力之下的液體，以排放腔室。本發明另外揭示使用受控的處理腔室壓力釋放，以成核與膨脹壓力之下的蒸汽，使得在腔室已經排放之後，留在部件中或上的液體小滴將快速地轉移且蒸發。

在某些實施例中，物體係部分或完全浸在密封容器中的氣體媒介中。該氣體可部分或完全充填該容器。容器中可有某些液體，或者容器可充填有氣體媒介。氣體媒介具有高於大氣壓力的蒸汽氣相壓力。例如，藉由打開釋放閥至大氣，減少密封容器內的壓力。利用高於大氣壓力的壓力循環，重複該壓力循環。該氣體媒介循環可導致物體的表面處理及/或清理與乾燥。

在某些實施例中，腔室壓力可高於液體溫度時的沸騰壓力。例如，飽和蒸氣(其具有液體溫度時的沸騰壓力之壓力)可進一步加熱，以增加溫度與壓力。

第5A-5B圖為本案較佳實施例之使用高壓蒸汽壓力的另一範例清理與乾燥處理。在第5A圖中，物體550設置於腔室540中，腔室540接收高壓力與溫度蒸汽560，例如，透過導管583接收來自容器的超熱蒸汽。閥520關閉，以維持腔室540內的高壓。蒸汽560具有的壓力係對應於其液體溫度的沸騰壓力或高於該沸騰壓力，例如，具有沸騰曲線530之溫度-壓力狀態510或高於沸騰曲線530之溫度-壓力狀態510。例如，飽和蒸氣可在沸騰曲線處，而超熱流可具有高於沸騰曲線壓力之壓力。可包含選擇性的加熱器 595來加熱腔室，例如，將飽和蒸氣加熱成超熱流。加熱器595也可用於加熱腔室壁部，以減少或防止凝結。另外，蒸汽560的壓力較佳地係高於大氣壓力。例如，蒸汽560可為在壓力5bar與溫度160℃的水蒸汽(例如，蒸氣)。在曝露至高能量蒸汽560的期間，例如藉由蒸汽的凝結處理，該物體可被塗覆有稀薄液體層。腔室係顯示為沒有任何液體，但是在某些實施例中，可存在有液體。

在第5B圖中，入口583關閉，且閥520迅速打開(由閥狀態524顯示)，以釋放蒸汽560至周遭(例如，大氣環境)。蒸汽狀態514可下降至低於沸騰曲線的大氣壓力，且附著於物體的任何液體小滴可去除及/或蒸發且釋放至周遭。另外，膨脹的蒸汽也可產生來自所有表面的流體流動，因此可將腔室中的物體之間或物體內的捕捉的任何液體小滴以及腔室中的任何其他液體推送出，特別是在出口附近的小滴。壓力釋放也可從物體帶走表面汙染物。該處理可重複，直到該物體清理完成。

可使用其他配置，例如，入口583可耦接於高溫高壓液體貯存器的液體部分，且入口583可配置來噴灑高溫高壓液體(例如，飽和液體或超熱液體)在物體550上。藉由凝結(來自蒸汽)或藉由濕化(來自液體)，來自入口583的蒸汽或液體可提供稀薄液體塗覆。

第6圖為本案較佳實施例之用於清理及/或乾燥物體的另一範例系統配置。貯存器682可通過閥688供應高能量蒸汽至另一腔室692，以透過加熱器695進一步加熱蒸汽，例如，將飽和蒸氣轉變成超熱流。超熱流可之後通過閥698傳送至腔室642。加熱器675可用於加熱液體680至高於大氣壓力的壓力。加熱器675可恆定地加熱，以維持用於液體680的適當溫度 與壓力。閥689可用於供應加壓的氣體至貯存器。閥698可打開，以傳送加熱的蒸汽至腔室642，進而以蒸汽640塗覆物體650。釋放閥628可用來釋放該蒸汽。另外，可提供選擇性的加熱器，以加熱腔室642的壁部，防止或減少腔室壁部上的凝結。

當然，亦可使用其他配置，例如，閥688可耦接於液體部分680，且閥688可配置來噴灑高溫高壓液體(例如，飽和液體或超熱液體)在物體650上。藉由凝結(來自蒸汽)或藉由濕化(來自液體)，來自入口688的蒸汽或液體可提供稀薄液體塗覆。

第7A-7B圖為本案較佳實施例之用於高壓清理處理的範例流程圖。在第7A圖中，操作700提供物體於容器中，例如密封容器。例如藉由加熱器，可加熱該容器。可使用外部與內部的加熱器，來加熱容器的壁部及/或容器的內部。操作710將蒸汽流動至該容器，以形成液體層在該物體上。藉由將蒸汽凝結在物體表面上，可形成液體層。液體層可包含連續的液體層，或者非連續的液體層(具有液體小滴成分)。蒸汽溫度可高於大氣壓力時的沸騰溫度。蒸汽可包含飽和蒸汽或超熱蒸汽。在閥打開的期間，液體流動可停止或可持續流動。操作720減少容器中的蒸汽壓力，使得附著於物體表面上的液體層及/或液體小滴蒸發，且被推送出。壓力減少可停止。

操作730重複流動蒸汽與減少蒸汽壓力的處理。在某些實施例中，在蒸汽完全蒸發之前或之後，可重複該處理。在該清理處理之後，可執行乾燥處理，其中引入蒸汽並且之後完全移除。

在第7B圖中，操作740提供物體於容器中。操作750引入液體至容器中，以形成液體層在該物體上。例如，液體可噴灑在該物體上。 可使用選擇性的加熱器，來加熱容器壁部及/或容器內的氣體或蒸汽。液體溫度可高於大氣壓力時的沸騰溫度。液體可包含飽和蒸汽或超熱蒸汽。操作760打開耦接於容器的閥(至蒸汽部分或至液體部分)，使得液體層蒸發及/或被推送出。在閥打開的期間，液體可停止或可持續流動。例如，在重複引入液體至容器的處理之前，閥可關閉。操作770重複流動及開閥處理，例如直到該物體清理完成。在某些實施例中，在蒸汽完全蒸發之前或之後，可重複該處理。在該清理處理之後，可執行乾燥處理，其中引入蒸汽並且之後完全移除。

在某些實施例中，本發明揭示清理與乾燥處理，其使用高壓液體或蒸汽。例如，高壓液體(例如，高溫度與壓力的液體，像是飽和的水)可用於清理，例如藉由噴灑液體在物體上，之後藉由從物體表面蒸發與去除液體層或小滴。然後，高壓蒸汽(例如，高溫度與壓力的蒸汽，像是飽和或超熱流)可用於乾燥，例如藉由從表面蒸發與去除液體小滴。

第8A-8C圖為本案較佳實施例之使用高壓蒸汽壓力的範例清理與乾燥處理。在第8A圖中，物體850設置於腔室840中，其接收高溫度與壓力液體865，例如藉由噴灑在物體上，以形成液體層或液體小滴塗覆。閥820關閉，以維持腔室840內的高壓。液體865具有的壓力係對應於其液體溫度的沸騰壓力或高於該沸騰壓力，例如，具有沸騰曲線830之溫度-壓力狀態810或高於沸騰曲線830之溫度-壓力狀態810。例如，飽和液體可在沸騰曲線處，而超熱液體可具有高於沸騰曲線壓力之壓力。另外，較佳之腔室840的壓力係高於大氣壓力。

在第8B圖中，閥820迅速打開(由閥狀態824顯示)，以減少腔室840中的壓力且釋放蒸汽865至周遭(例如，大氣環境)。蒸汽狀態814可下降至低於沸騰曲線的大氣壓力，且塗覆於物體的液體小滴之液體層可蒸發且釋放至周遭。蒸發也可從物體表面擷取汙染物，因此可在物體上執行清理處理。

可重複該處理，以清理該物體，例如藉由腔室中具有循環的壓力之循環噴灑-蒸發處理。可排放過多的液體，例如透過導管825。

在第8C圖中，可排放任何剩餘的液體，且排放閥824關閉。可引入高壓力與高溫度蒸汽至腔室840，形成高能量蒸汽860於物體上，例如液體層或液體小滴塗覆。可釋放壓力，例如藉由打開閥820，如同上面討論的。該處理可重複，以清理或乾燥該物體。

在某些實施例中，壓力釋放可提供物體的有效乾燥，因為當回到大氣壓力時，液體蒸汽會快速蒸發，且液體小滴可從捕捉空間與表面去除並且推送出腔室。

第9圖為本案較佳實施例之用於高壓乾燥處理的另一範例流程圖。操作900提供物體於容器中。操作910引入液體至容器，以形成液體層在該物體上。例如，液體可噴灑在該物體上。可使用選擇性的加熱器，來加熱容器壁部及/或容器內的氣體或蒸汽。液體溫度可高於大氣壓力時的沸騰溫度。液體可包含飽和蒸汽或超熱蒸汽。操作920打開耦接於容器的閥(至蒸汽部分或至液體部分)，使得液體層蒸發及/或被推送出。在閥打開的期間，液體可停止或可持續流動。例如，在重複引入液體至容器的處理之前，閥可關閉。操作930重複該處理，例如直到該物體清理完成。在某些實 施例中，在蒸汽完全蒸發之前或之後，可重複該處理。

操作940將蒸汽流動至該容器，以形成液體層在該物體上。藉由將蒸汽凝結在物體表面上，可形成液體層。液體層可包含連續的液體層，或者非連續的液體層(具有液體小滴成分)。蒸汽溫度可高於大氣壓力時的沸騰溫度。蒸汽可包含飽和蒸汽或超熱蒸汽。在閥打開的期間，液體流動可停止或可持續流動。操作950減少容器中的蒸汽壓力，使得附著於物體表面上的液體層及/或液體小滴蒸發，且被推送出。壓力減少可停止。操作960重複該處理，例如直到該物體清理完成。在該清理處理之後，可執行乾燥處理，其中引入蒸汽並且之後完全移除。

在某些實施例中，真空冷凝器壓力釋放容器(VCPRC,Vacuum Condenser Pressure Release Container)可用於再利用熱蒸汽。VCPRC可包含冷凝器線圈，例如充填有循環冷卻流體的導管線。冷凝器線圈可包含可以將蒸汽凝結至液相的任何組件。VCPRC可包含選擇性的排放閥，以排放任何凝結的液體。VCPRC可包含選擇性的氣體逃脫閥，以釋放VCPRC內的氣體。VCPRC可包含選擇性的耦接導管，以允許耦接至高壓腔室。耦接導管可包含隔離組件(例如，閥)，以從VCPRC連接於或斷連於高壓腔室。

在高壓處理期間從腔室釋放的蒸汽可釋放至VCPRC。使用VCPRC的優點有數個：釋放的高壓蒸汽具有可觀的熱與能量，且熱蒸汽的圍堵可解決安全考量。另外，因為VCPRC中捕捉的蒸汽可凝結成液體(藉由外部冷卻)，當蒸汽凝結成液體時，VCPRC中的壓力將到達真空位準。這將增加CNX處理中可達到的可能壓降。另外，因為液體媒介可能是昂貴或 環境有害的化學品，凝結的蒸汽係容易容裝，以用於適當的丟棄或再利用。

第10圖為本案較佳實施例之稀薄液體高壓系統的示意布局。物體1050可設置於密封處理腔室1070中，腔室1070之隔離層1075或主動加熱層，可最小化腔室壁部的潮濕。腔室1070連接至蒸汽/液體供應貯存器1080，貯存器1080可包含加熱元件1090，加熱元件1090可用於加熱液體1045，最好高於其沸騰溫度，且高於大氣壓力。液體之上的頭部空間充填有高於大氣壓力的飽和蒸汽1040。腔室1070也通過釋放閥1020連接至出口。出口可選擇性地連接至真空冷凝器壓力釋放容器(VCPRC)1001，真空冷凝器壓力釋放容器(VCPRC)1001可凝結逃脫的蒸汽並且收集冷凝液，以用於再使用或丟棄。

VCPRC 1001可包含冷凝器線圈1004，冷凝器線圈1004可作用為熱交換器，以凝結例如通過閥1020從處理腔室1070引入至VCPRC 1001的加熱蒸汽。釋放閥1002可耦接於VCPRC 1001，例如，以釋放過度的壓力。排放閥1003可耦接於VCPRC 1001，例如，以排放VCPRC 1001中的任何收集的液體。或者，VCPRC 1001中的收集的液體可例如通過閥1085回送至貯存器1080，以用於再使用。

供應貯存器1080可配置來通過蒸汽供應閥1030供應飽和蒸汽1040至處理腔室1070。替代地，或並存地，供應貯存器1080可配置來供應飽和液體1045至處理腔室，例如，通過液體供應閥1010以噴灑的配置。因此，供應貯存器可供應蒸汽、液體、或蒸汽與液體兩者至處理腔室，以形成稀薄液體層於物體表面上。

第11A-11B圖為本案較佳實施例之高壓清理處理。高壓系統 可包含加熱與隔熱的處理腔室1170，處理腔室1170耦接於蒸汽/液體供應貯存器1180。貯存器1180可容納飽和液體1145/飽和蒸汽1140，由加熱元件1190加熱。釋放閥1120可耦接於處理腔室1170，將處理腔室1170耦接於排放貯存器1101。排放貯存器1101可配置來凝結逃脫的蒸汽並且收集冷凝液，以用於再使用或丟棄。

第11A圖為高壓清理處理的階段1，包含引入蒸汽至處理腔室。物體1150可設置於處理腔室1170中。蒸汽傳送閥1130打開(以箭頭1130*表示)，且來自供應貯存器1180的高壓蒸汽受允許充填腔室。因為腔室1170具有加熱的壁部，飽和蒸汽的凝結將受到驅動，以形成於未加熱的物體上。稀薄液體層1160或液體小滴層可形成於物體1150上。物體上的稀薄液體可為化學上活化的，以提供各種受控的表面處理及/或清理處理。化學活化的液體可包含過氧化氫、氧化劑、酸或基本化學品。

第11B圖繪示高壓清理處理的階段2，包含當釋放閥1120打開(以箭頭1120*表示)時，處理腔室1170的快速壓力釋放。稀薄液體層之1160蒸汽快速逃脫腔室，且當壓力下降時，物體上的稀薄液體層1160快速變成蒸汽，從物體帶走非所欲的殘渣於自身。

在打開閥1120之前，可關閉閥1130。或者，在打開閥1120之後，可關閉閥1130，或者當閥1120打開時，閥1130可維持打開。

排放貯存器1101可從腔室移除蒸汽，且膨脹與冷卻的蒸汽1141也開始凝結在冷卻線圈1104上並且在槽1143底部被收集。

在某些實施例中，排放閥1103可打開，以從排放貯存器1101排放已收集的液體1143。或者，收集的液體1143可通過打開的閥1185而再循 環至供應貯存器。例如，排放貯存器1101中的飽和蒸汽可冷卻到足以改變狀態，例如，變成飽和液體1143而沒有溫度損失或僅有最少的溫度損失。因此，飽和液體1143可用最少的能量損失而再循環至供應貯存器1180。

在蒸汽已經從腔室逃脫之後，閥1120可關閉，準備下個壓力釋放循環的階段1。該處理可持續，例如，重複階段1與階段2，直到該物體清理完成。

第12A-12B圖為本案較佳實施例之高壓清理處理。高壓系統可包含加熱與隔熱的處理腔室1270，處理腔室1270耦接於蒸汽/液體供應貯存器1280。貯存器1280可容納飽和液體1245/飽和蒸汽1240，其由加熱元件1290加熱。釋放閥1220可耦接於處理腔室1270，將處理腔室1270耦接於排放貯存器1201。排放貯存器1201可配置來凝結逃脫的蒸汽並且收集冷凝液，以用於再使用或丟棄。

第12A圖為高壓清理處理的階段1，包含引入液體至處理腔室。物體1250可設置於處理腔室1270中。液體傳送閥1210打開(以箭頭1210*表示)，且來自供應貯存器1280的高壓液體噴灑在物體上。稀薄液體層1260或液體小滴層可形成於物體1250上。

第12B圖繪示高壓清理處理的階段2，包含當釋放閥1220打開(以箭頭1220*表示)時，處理腔室1270的快速壓力釋放。稀薄液體層1260之蒸汽快速逃脫腔室，且當壓力下降時，物體上的稀薄液體層1260快速變成蒸汽，從物體帶走非所欲的殘渣於自身。

在打開閥1220之前，可關閉閥1210。或者，在打開閥1220之後，可關閉閥1210，或者當閥1220打開時，閥1230可維持打開。

排放貯存器1201可從腔室移除蒸汽，且膨脹與冷卻的蒸汽1241也開始凝結在冷卻線圈1204上並且在槽底部1243被收集。

在蒸汽已經從腔室逃脫之後，閥1220可關閉，準備下個壓力釋放循環的階段1。該處理可持續，例如，重複階段1與階段2，直到該物體清理完成。

第13圖為本案較佳實施例之用於高壓清理處理的流程圖。操作1300提供物體於容器中，例如密封容器。例如藉由加熱器，可加熱該容器。可使用外部與內部的加熱器，來加熱容器的壁部及/或容器的內部。容器也可為隔熱的。操作1310打開第一閥。第一閥係配置來連接該容器至供應貯存器。貯存器可容納飽和蒸汽、超熱蒸汽、與飽和液體中的至少一者。 例如，供應貯存器可容納飽和液體與飽和蒸汽，其藉由加熱貯存器中的液體至高於該液體的蒸發溫度之溫度與壓力而發生。貯存器可容納超熱蒸汽，其藉由加熱飽和蒸汽而發生，飽和蒸汽從具有飽和液體與蒸汽的另一容器供應至貯存器。

打開第一閥可允許貯存器中的蒸汽流至容器。蒸汽可凝結於物體上，形成液體層於該物體上。液體層可包含連續的液體層，或者非連續的液體層(具有液體小滴成分)。

操作1320選擇性地關閉第一閥。操作1330打開第二閥。第二閥係配置來連接該容器至排放貯存器或至周遭。打開第二閥可減少容器中的蒸汽壓力，使得附著於物體表面上的液體層及/或液體小滴蒸發，且被推送出。操作1340可選擇關閉第二閥。

操作1350重複打開第一與第二閥的處理，例如，直到該物體 清理且乾燥完成。

操作1360可選擇凝結排放貯存器中的蒸汽。

210‧‧‧閥

220‧‧‧閥

240‧‧‧腔室

250‧‧‧物體

260‧‧‧蒸汽

270‧‧‧加熱器組件

Claims (20)

1. 一種方法，包含：提供一物體(Object)於一腔室中；凝結該物體上之一飽和蒸汽或一超熱蒸汽，以形成一液體層；其中該飽和蒸汽或該超熱蒸汽之一溫度係高於在大氣壓力時的沸騰溫度；蒸發該液體層；重複凝結與蒸發之動作。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該超熱蒸汽包含超熱流(Superheated Stream)。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該腔室係外部加熱。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該飽和蒸汽或該超熱蒸汽的溫度係在110與200℃之間，其中該飽和蒸汽或該超熱蒸汽的該壓力係在1與20bar之間。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該飽和蒸汽或該超熱蒸汽包含一化學活化液體蒸汽(The Vapor of Chemical Active Liquid)。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該飽和蒸汽或該超熱蒸汽係由一貯存 器(Reservoir)供應，其中該貯存器包含：一貯存器液體；以及一貯存器加熱器，用以加熱該貯存器液體至一飽和狀態(Saturated State)。
7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該飽和蒸汽或該超熱蒸汽係由一貯存器供應，其中該貯存器包含：一貯存器蒸汽；以及一貯存器加熱器，用以加熱該貯存器蒸汽至一超熱狀態。
8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該液體層係因該腔室中的一壓力下降而蒸發。
9. 一種方法，包含：提供一物體於一腔室中；噴灑一飽和液體在該物體上，以凝結一液體層；其中該飽和液體之一溫度係高於大氣壓力時的沸騰溫度；蒸發該液體層；重複凝結與蒸發之動作。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該飽和液體的該溫度係在110與200℃之間，其中該飽和液體的該蒸汽的該壓力係在1與20bar之間。
11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該飽和液體包含一化學活化液體(Chemical Active Liquid)。
12. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該飽和液體係由一貯存器供應，其中該貯存器包含：一貯存器液體；以及一貯存器加熱器，用以加熱該貯存器液體至一飽和狀態。
13. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該液體層係因該腔室中的一壓力下降而蒸發。
14. 如申請專利範圍第9項之方法，另包含：藉由在該物體上凝結一飽和蒸汽或一超熱蒸汽，隨後再蒸發凝結之蒸汽之一循環來乾燥該物體。
15. 一種方法，包含：提供一物體於一腔室中；打開耦接於該腔室的一第一閥，以引入一流體至該腔室，其中該流體包含一飽和蒸汽、一超熱蒸汽、與一飽和液體中的至少一者，其中該流體可操作來凝結一液體層於該物體上，其中該流體具有一溫度係高於在大氣壓力時的沸騰溫度；打開耦接於該腔室的一第二閥，以蒸發該液體層；重複凝結與蒸發之動作。
16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該流體的該溫度係在110與200℃之間，其中該流體的該蒸汽的該壓力係在1與20bar之間。
17. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該流體包含一化學活化液體。
18. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該流體係由一貯存器供應，其中該貯存器包含：一貯存器液體；以及一貯存器加熱器，用以加熱該貯存器液體至一飽和狀態。
19. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該流體係由一貯存器供應，其中該貯存器包含：一貯存器蒸汽；以及一貯存器加熱器，用以加熱該貯存器蒸汽至一超熱狀態。
20. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該液體層係因該腔室中的一壓力下降而蒸發。