TWI494162B - 利用增加氣體密度的溫度調整方法 - Google Patents

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Description

利用增加氣體密度的溫度調整方法
本發明係關於一種溫度調整方法，尤其係關於一種利用增加氣體密度的溫度調整方法。
在各種工業的製程之中，冷卻製程與加熱製程往往扮演著重要的角色，並且經常需要在這些冷卻製程與加熱製程之間進行切換。例如，在各種需要不同溫度的製程之間進行切換。在切換期間，需要將製程溫度調整成後續製程所適用的等級，然而，此種調整往往係決定製程效率高低的關鍵。舉例而言，從高溫冷卻至低溫、或者從高溫冷卻至低溫然後再加熱至高溫等等，其冷卻及/或加熱速率愈快，則製程效率愈高。例如，在習知的冷卻製程中，經常係採用氣冷式或水冷式冷卻製程。然而，由於此種氣冷式或水冷式冷卻製程的冷卻效率極為有限，無法達到快速冷卻的效果，所以經常需要擴充氣冷或水冷設備才可提升其冷卻效率，因而導致設備成本的大幅提高。
因此，為了降低設備成本，例如在習知的氣冷式冷卻製程中，往往採用非回授式的溫度調整，即直接排放高溫的氣體，然後再通入低溫的氣體，以達到冷卻的效果。然而，此種非回授式的溫度調整在表面上雖然似乎可降低設備成本，但實際上卻會提高總製造成本，因為必須排空原本既存的高溫氣體，然後再從外部通入新的低溫氣體，因此，無法有效利用原本既存的氣體，導致氣體成本的浪費。
在上述情況下，若進一步希望使製程溫度回到降溫前的溫度等級(或者甚至達到比降溫前更高的溫度等級)，則必須先將低溫氣體排空，然後再從外部通入新的高溫氣體。此外，為了使製程溫度能夠快速達到降溫前的溫度等級(或者甚至達到比降溫前更高的溫度等級)，必須擴充加熱設備。因此，習知加熱製程亦同樣面臨到習知冷卻製程的問題。
本發明係利用增加氣體密度(大於一大氣壓)來提升冷卻與加熱的效率，亦即，增加氣體分子的的數量來提升溫度調整效率，以達到快速冷卻與快速加熱的效果。因此，相較於習知的冷卻與加熱製程，本發明可大幅降低設備成本。此外，本發明係採用可回授方式，亦即，可再利用該高密度的氣體，以節省氣體的用量，如此俾能進一步達到降低製造成本之目的。
依照本發明之一實施例，提供一種利用增加氣體密度的溫度調整方法，包含下列步驟：藉由至少一氣體將一腔室充氣至一預定數量的氣體分子，該預定數量的氣體分子使該腔室保持在一預定壓力，其中該預定壓力大於1 atm並且小於或等於50 atm；使該腔室內的該氣體流至一可回授溫度調整裝置，其中該可回授溫度調整裝置包含一冷卻器以及一氣體返回裝置；藉由該冷卻器來冷卻該氣體；以及藉由該氣體返回裝置使該氣體返回到該腔室內。
依照本發明之另一實施例，提供一種利用增加氣體密度的溫度調整方法，包含下列步驟：藉由至少一氣體將一腔室充氣至一預定數量的氣體分子，該預定數量的氣體分子使該腔室保持在一預定壓力，其中該預定壓力大於1 atm並且小於或等於50 atm；使該腔室內的該氣體流至一可回授溫度調整裝置，其中該可回授溫度調整裝置包含一冷卻器以及一洩壓單元；藉由該冷卻器來冷卻該氣體；以及藉由開啟該洩壓單元並且持續對該腔室進行充氣，以在該可回授溫度調整裝置與該腔室之間產生一壓差，藉以使該氣體返回到該腔室內。
本發明之其他實施樣態以及優點可從以下與用以例示本發明原理範例之隨附圖式相結合的詳細說明而更顯明白。此外，為了不對本發明造成不必要的混淆，在本說明書中將不再贅述為人所熟知的元件與原理。
依照本發明之一實施例，圖1顯示溫度調整處理系統100的示意圖。溫度調整處理系統100可包含處理腔室1以及可回授溫度調整裝置3。處理腔室1係經由氣體管線5而連接至可回授溫度調整裝置3。處理腔室1內的氣體可透過氣體管線5流入可回授溫度調整裝置3。在處理腔室1與可回授溫度調整裝置3之間可進一步設置一或多個過濾器7，以過濾流出腔室1的氣體。可回授溫度調整裝置3可包含冷卻器9以及氣體返回裝置11。吾人可藉由冷卻器9來冷卻來自腔室1的氣體，以及藉由氣體返回裝置11使氣體返回到腔室1內。在本發明之一實施例中，氣體返回裝置11為一風扇，以及在另一實施例中，氣體返回裝置11為一幫浦。氣體返回裝置11可產生一外力(壓力差)，以迫使氣體返回到處理腔室1內。處理腔室1為一可耐高壓與高溫之處理腔室。
可回授溫度調整裝置3可經由氣體管線13而連接至氣體輸入管路15。可回授溫度調整裝置3可透過與氣體管線13連接的氣體輸入管路15，使氣體返回到處理腔室1內。在本發明之一實施例中，氣體管線13可不與氣體輸入管路15連接，氣體係直接透過氣體管線13而返回到處理腔室1內。
氣體輸入管路15可連接至一或多個氣體源(未圖示)，此氣體源例如可為用以提供至少一充氣氣體的充氣氣體源，或者可為用以提供至少一充氣與加熱氣體的充氣與加熱氣體源。當提供充氣與加熱氣體時，可使處理腔室1充氣與受熱。在本發明之一實施例中，處理腔室1可包含一加熱器(未圖示)，以對其內之氣體進行加熱，俾能使處理腔室1受熱。在氣體輸入管路15上可設有閥25，以控制來自此氣體源之氣體的輸入。透過氣體輸入管路15，將來自此氣體源的至少一氣體通入到腔室1內，以將腔室1充氣至一預定數量的氣體分子，該預定數量的氣體分子使該腔室保持在一預定壓力。在本發明之一實施例中，此預定壓力可大於1 atm並且小於或等於50 atm。
可回授溫度調整裝置3可更包含一或多個過濾器17，以過濾來自處理腔室1的氣體。此外，可回授溫度調整裝置3可更包含 加熱器19，以在冷卻器9冷卻來自處理腔室1的氣體之後加熱此氣體。一般而言，離開處理腔室1的氣體可能會攜帶氣態的製程化學品，當藉由冷卻器9來冷卻此氣體時，可使此氣體所攜帶的氣態製程化學品發生冷凝而留在過濾器17上，藉以濾除此氣體中的製程化學品。在本發明之一實施例中，可回授溫度調整裝置3可更包含觸媒轉換器21，以在加熱此氣體期間處理此氣體，例如透過觸媒轉換器21利用催化反應將此氣體進行淨化(例如，將此氣體中的CO、HC、NOx 等等成分轉換為對人體無害的氣體，如CO2 、H2 O、N2 、O2 等等)。觸媒轉換器21可例如含有銠、鉑、鈀等等的金屬以作為催化劑。觸媒轉換器21可為二元觸媒轉換器或三元觸媒轉換器、或二元觸媒轉換器與三元觸媒轉換器的組合。
依照圖1之實施例，本發明之利用增加氣體密度的溫度調整方法可包含下列步驟：藉由至少一氣體將腔室1充氣至一預定數量的氣體分子，該預定數量的氣體分子使該腔室保持在一預定壓力，其中此預定壓力大於1 atm並且小於或等於50 atm；使腔室1內的氣體流至可回授溫度調整裝置3，其中可回授溫度調整裝置3包含冷卻器9以及氣體返回裝置11；藉由冷卻器9來冷卻氣體；以及藉由氣體返回裝置11使氣體返回到腔室1內。
以下參考圖2來說明本發明之另一實施例，圖2顯示溫度調整處理系統200的示意圖。
圖2之溫度調整處理系統200係類似於圖1之溫度調整處理系統100，其差異在於：圖2之溫度調整處理系統200的可回授溫度調整裝置3'係包含冷卻器9以及洩壓單元23。
依照圖2之實施例，本發明之利用增加氣體密度的溫度調整方法可包含下列步驟：藉由至少一氣體將腔室1充氣至一預定數量的氣體分子，該預定數量的氣體分子使該腔室保持在一預定壓力，其中此預定壓力大於1 atm並且小於或等於50 atm；使腔室1內的氣體流至可回授溫度調整裝置3'，其中可回授溫度調整裝置3'包含冷卻器9以及洩壓單元23；藉由冷卻器9來冷卻氣體；以及藉由開啟洩壓單元23並且持續對腔室1進行充氣，以在可回授 溫度調整裝置3'與腔室1之間產生一壓差，藉以使氣體返回到腔室1內。從洩壓單元23洩出的氣體流量係小於進入可回授溫度調整裝置3'的氣體流量。進入可回授溫度調整裝置3'的大部分氣體可透過與氣體管線13連接的氣體輸入管路15返回到腔室1內。在本發明之一實施例中，氣體管線13可不與氣體輸入管路15連接，氣體係直接透過氣體管線13而返回到處理腔室1內。對於壓差而言，並未特別限制其數值範圍，只要能夠產生可使氣體返回到處理腔室1內的壓差即可。在本發明之一實施例中，可使用洩壓閥(未圖示)來作為洩壓單元23。在本發明之其他實施例中，洩壓單元23可為任何具有開啟與關閉功能的閘門或開口。在圖1與圖2所示之實施例中，吾人可在從氣體管線13到氣體輸入管路15的路徑上設置一或多個過濾器(未圖示)，以過濾離開可回授溫度調整裝置3(3')的氣體。
圖3顯示依照本發明之另一實施例之溫度調整處理系統300的示意圖。圖3之溫度調整處理系統300係類似於圖1之溫度調整處理系統100，差異在於：圖3之溫度調整處理系統300的可回授溫度調整裝置3不包含加熱器19以及觸媒轉換器21，其係利用外接方式將加熱器27以及觸媒轉換器29獨立設置於可回授溫度調整裝置3外，以使加熱器27以及觸媒轉換器29的替換或維護更為便利。加熱器27以及觸媒轉換器29可位在氣體管線13的路徑上。
圖4顯示依照本發明之另一實施例之溫度調整處理系統400的示意圖。圖4之溫度調整處理系統400係類似於圖1之溫度調整處理系統100，差異在於：在圖4之溫度調整處理系統400中，利用外接方式額外在可回授溫度調整裝置3外設置加熱器27以及觸媒轉換器29，以進一步加熱及/或處理離開可回授溫度調整裝置3的氣體。
圖5顯示依照本發明之另一實施例之溫度調整處理系統500的示意圖。圖5之溫度調整處理系統500係類似於圖2之溫度調整處理系統200，差異在於：圖5之溫度調整處理系統500的可回 授溫度調整裝置3'不包含加熱器19以及觸媒轉換器21，其係利用外接方式將加熱器27以及觸媒轉換器29獨立設置於可回授溫度調整裝置3'外，以使加熱器27以及觸媒轉換器29的替換或維護更為便利。加熱器27以及觸媒轉換器29可位在氣體管線13的路徑上。
圖6顯示依照本發明之另一實施例之溫度調整處理系統600的示意圖。圖6之溫度調整處理系統600係類似於圖2之溫度調整處理系統200，差異在於：在圖6之溫度調整處理系統600中，利用外接方式額外在可回授溫度調整裝置3'外設置加熱器27以及觸媒轉換器29，以進一步加熱及/或處理離開可回授溫度調整裝置3'的氣體。
在圖1到圖6所示之實施例中，吾人可利用加熱器19及/或加熱器27，使返回腔室1之氣體的溫度達到處理腔室1內的溫度或使其大於處理腔室1內的溫度。
在圖3到圖6所示之實施例中，氣體可在離開可回授溫度調整裝置3(3')之後並且返回到腔室1內之前，藉由加熱器27來進行加熱。此外，吾人可在從氣體管線13到氣體輸入管路15的路徑上及/或從可回授溫度調整裝置3(3')到加熱器27與觸媒轉換器29的路徑上設置一或多個過濾器(未圖示)，以過濾離開可回授溫度調整裝置3(3')的氣體。
此外，在圖3與圖5所示之實施例中，吾人可將加熱器27設置在可回授溫度調整裝置3(3')內，並將觸媒轉換器29設置在可回授溫度調整裝置3(3')外。因此，經由設置在可回授溫度調整裝置3(3')內之加熱器27所加熱的氣體在離開可回授溫度調整裝置3(3')之後並且返回到腔室1內之前，可藉由設置在可回授溫度調整裝置3(3')外的觸媒轉換器29加以處理。
本發明係利用增加氣體密度(大於一大氣壓)來提升冷卻與加熱的效率，亦即，增加氣體分子的數量提升溫度調整效率，以達到快速冷卻與快速加熱的效果。因此，相較於習知的氣冷式或水冷式冷卻製程，本發明可大幅降低設備成本。此外，本發明係採 用可回授方式，亦即，可再利用該高密度的氣體，以節省氣體的用量，如此俾能進一步達到降低製造成本之目的。
雖然本發明已參考較佳實施例及圖式詳加說明，但熟習本項技藝者可瞭解在不離開本發明之精神與範疇的情況下，可進行各種修改、變化以及等效替代，然而這些修改、變化以及等效替代仍落入本發明所附的申請專利範圍內。
1‧‧‧處理腔室
3‧‧‧可回授溫度調整裝置
3'‧‧‧可回授溫度調整裝置
5‧‧‧氣體管線
7‧‧‧過濾器
9‧‧‧冷卻器
11‧‧‧氣體返回裝置
13‧‧‧氣體管線
15‧‧‧氣體輸入管路
17‧‧‧過濾器
19‧‧‧加熱器
21‧‧‧觸媒轉換器
23‧‧‧洩壓單元
25‧‧‧閥
27‧‧‧加熱器
29‧‧‧觸媒轉換器
100‧‧‧溫度調整處理系統
200‧‧‧溫度調整處理系統
300‧‧‧溫度調整處理系統
400‧‧‧溫度調整處理系統
500‧‧‧溫度調整處理系統
600‧‧‧溫度調整處理系統
在本發明之隨附圖式中，相同的元件係以相同的參考符號加以標示。
圖1顯示依照本發明之一實施例之溫度調整處理系統的示意圖。
圖2顯示依照本發明之另一實施例之溫度調整處理系統的示意圖。
圖3顯示依照本發明之另一實施例之溫度調整處理系統的示意圖。
圖4顯示依照本發明之另一實施例之溫度調整處理系統的示意圖。
圖5顯示依照本發明之另一實施例之溫度調整處理系統的示意圖。
圖6顯示依照本發明之另一實施例之溫度調整處理系統的示意圖。
1‧‧‧處理腔室
3‧‧‧可回授溫度調整裝置
5‧‧‧氣體管線
7‧‧‧過濾器
9‧‧‧冷卻器
11‧‧‧氣體返回裝置
13‧‧‧氣體管線
15‧‧‧氣體輸入管路
17‧‧‧過濾器
19‧‧‧加熱器
21‧‧‧觸媒轉換器
25‧‧‧閥
100‧‧‧溫度調整處理系統

Claims (12)

  1. 一種利用增加氣體密度的溫度調整方法，包含下列步驟：藉由至少一氣體將一腔室充氣至一預定壓力，其中該預定壓力大於1 atm並且小於或等於50 atm；使該腔室內的該氣體流至一可回授溫度調整裝置，其中該可回授溫度調整裝置包含一冷卻器以及一氣體返回裝置；藉由該冷卻器來冷卻該氣體；及藉由該氣體返回裝置使該氣體返回到該腔室內。
  2. 一種利用增加氣體密度的溫度調整方法，包含下列步驟：藉由至少一氣體將一腔室充氣至一預定壓力，其中該預定壓力大於1 atm並且小於或等於50 atm；使該腔室內的該氣體流至一可回授溫度調整裝置，其中該可回授溫度調整裝置包含一冷卻器以及一洩壓單元；藉由該冷卻器來冷卻該氣體；及藉由開啟該洩壓單元並且持續對該腔室進行該氣體之充氣，以在該可回授溫度調整裝置與該腔室之間產生一壓差，藉以使該氣體返回到該腔室內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之利用增加氣體密度的溫度調整方法，其中該氣體返回裝置為一風扇。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之利用增加氣體密度的溫度調整方法，其中該氣體返回裝置為一幫浦。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之利用增加氣體密度的溫度調整方法，其中該可回授溫度調整裝置更包含一加熱器，以在冷卻該氣體之後加熱該氣體。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之利用增加氣體密度的溫度調整方 法，其中該可回授溫度調整裝置更包含一加熱器，以在冷卻該氣體之後加熱該氣體。
  7. 如申請專利範圍第5或6項所述之利用增加氣體密度的溫度調整方法，其中該可回授溫度調整裝置更包含一觸媒轉換器，以在加熱該氣體期間處理該氣體。
  8. 如申請專利範圍第5或6項所述之利用增加氣體密度的溫度調整方法，更包含下列步驟：在該氣體離開該可回授溫度調整裝置之後並且返回到該腔室內之前，藉由一觸媒轉換器來處理該氣體。
  9. 如申請專利範圍第1至6項其中任一項所述之利用增加氣體密度的溫度調整方法，更包含下列步驟：在該氣體離開該可回授溫度調整裝置之後並且返回到該腔室內之前，藉由一加熱器來加熱該氣體。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之利用增加氣體密度的溫度調整方法，更包含下列步驟：在該氣體離開該可回授溫度調整裝置之後並且返回到該腔室內之前，藉由一加熱器來加熱該氣體。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之利用增加氣體密度的溫度調整方法，其中在該氣體離開該可回授溫度調整裝置之後並且返回到該腔室內之前，於加熱該氣體期間使用一觸媒轉換器來處理該氣體。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之利用增加氣體密度的溫度調整方法，其中在該氣體離開該可回授溫度調整裝置之後並且返回到該腔室內之前，於加熱該氣體期間使用一觸媒轉換器來處理該氣 體。
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