TWI823675B - 壓差產生裝置 - Google Patents

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Abstract

一種壓差產生裝置，包含第一管路、第二管路與第三管路；第一管路具有一第一入口端；第二管路設置於第一管路內，第二管路具有一錐形入口流道與一錐形出口流道，於錐形入口流道與錐形出口流道之間具有一頸部；第三管路具有呈錐形之第三出口部伸入錐形入口流道；第一流體與第二流體分別流入第一管路與第三管路，第一流體與第二流體之流速不同，於第三出口部與錐形入口流道之間產生負壓，使至少部分第一流體進入錐形入口流道、頸部而後進入錐形出口流道與第二流體一併流出第二管路。

Description

壓差產生裝置
本揭露涉及流體管路動能提升技術，尤指一種壓差產生裝置，以流體速度變化產生壓力差異，達成增加管路中流體動能之需求，解決管路系統中流體動能不足問題。
以半導體製造產業為例，利用真空泵對半導體真空室抽氣並將氣體經由管路外排，為達到泵節能，業者常用的技術手段不外乎，運用另一台輔助泵產生低真空，或者，運用一個以上的逆止閥與一個噴嘴式真空產生器組合，或者，運用另一台輔助泵與一個氣體控制器組合，藉此達到壓差的效果並可避免產生回壓，然其主要缺失均在於額外電能消耗與成本的提高。
據此，如何達成節能功效的「壓差產生裝置」，是相關技術領域人士亟待解決之課題。
於一實施例中，本揭露提出一種壓差產生裝置，其包含： 一第一管路，其具有一軸心，第一管路平行於軸心具有相對且相互連通之第一入口端與第一出口端；一第二管路，其平行軸心具有相對且相互連通之第二入口端與第二出口端，第二管路同軸設置於第一管路內，第二入口端與第二出口端之間具有一頸部，頸部之內徑小於第二入口端與第二出口端之內徑，第二入口端與頸部之間形成一平行軸心由第二入口端往頸部漸縮之錐形入口流道，第二出口端與頸部之間形成一平行軸心由頸部往第二出口端漸擴之錐形出口流道；以及一第三管路，具有相互連通之第三入口端與呈錐形之第三出口部，第三出口部具有一第三出口端，第三出口端之內徑小於第三管路之內徑，第三出口端之外徑小於第三管路之外徑，第三出口端平行軸心由第二入口端伸入錐形入口流道，第三出口部位於錐形入口流道內，第三管路之外徑小於第二入口端之內徑；第一入口端提供第一流體進入第一管路，第三入口端提供第二流體進入第三管路，第一流體與第二流體之流速不同，於第三出口部與錐形入口流道之間產生負壓，使至少部分第一流體由第二入口端進入錐形入口流道、頸部而後進入錐形出口流道與第二流體一併由第二出口端流出第二管路。
100:壓差產生裝置
10:第一管路
11:第一入口端
12:第一出口端
13:孔洞
20:第二管路
21:第二入口端
22:第二出口端
23:頸部
24:錐形入口流道
25:錐形出口流道
30:第三管路
31:第一段
32:第二段
33:第三出口部
34:第三入口端
35:第三出口端
200:真空室
202:真空泵
C:軸心
D1:距離
F1:第一流體
F2:第二流體
ID10,ID21,ID22,ID23,ID30,ID35:內徑
L23,L33:長度
OD20,OD30,OD35:外徑
θ1:夾角
θ2:角度
圖1為本揭露之一實施例之組合結構示意圖。
圖2為圖1實施例之分解結構示意圖。
圖3為圖1實施例之軸向斷面之結構示意圖。
圖4為圖1實施例之第二管路配合第三管路之第三出口部之結構示意圖。
圖5至8為本揭露之第二管路配合第三管路之第三出口部之四種不同實施態樣之結構示意圖。
圖9為圖1實施例之流體流動示意圖。
圖10為本揭露之第一管路之內徑等於第二管路之外徑時之流體流動示意圖。
圖11為本揭露應用於真空室之架構示意圖。
請參閱圖1及圖2所示，本揭露之壓差產生裝置100，其包含第一管路10、第二管路20與第三管路30。
第一管路10具有一軸心C。第一管路10平行於軸心C具有相對且相互連通之第一入口端11與第一出口端12。
圖2顯示第一管路10具有一徑向貫穿第一管路10之孔洞13，其作用在於提供第三管路30由第一管路10外部穿設進入第一管路10。
請參閱圖3與圖4所示，第二管路20平行軸心C具有相對且相互連通之第二入口端21與第二出口端22。第二管路20同軸設置於第一管路10內。第一管路10之內徑ID10大於第二管路20之外徑OD20。
又，於本實施例中，第二入口端21與第二出口端22之間具有一頸部23。頸部23之內徑ID23小於第二入口端21與第二出口端22之內徑ID21、ID22。第二入口端21與頸部23之間形成一平行軸心C由第二入口端21往頸部23漸縮之錐形入口流道24，第二出口端22與頸部23之間形成一平行軸心C由頸部23往第二出口端22漸擴之錐形出口流道25。
請參閱圖1至圖3所示，第三管路30彎折具有相連通之第一段31與第二段32，第一段31與第二段32之間具有一夾角θ1，於本實施例中，夾角θ1為90度。
第一段31之軸心平行於軸心C設置於第一管路10內。第一段31之一軸向端具有一錐形的第三出口部33。
第二段32貫穿第一管路10，第二段32位於第一管路10外之軸向端為第三入口端34。
請參閱圖4所示，第三出口部33具有一第三出口端35，第三出口端35之內徑ID35小於第三管路30之內徑ID30。第三出口端35之外徑OD35小於第三管路30之外徑OD30。第三管路30之外徑OD30小於第二入口端21之內徑ID21。於本實施例中，由於第三出口端35的漸縮形狀，因此圖4中的第三出口端35之內徑ID35的尺寸可視為相當於第三出口端35之外徑OD35。
第三出口端35平行軸心C由第二入口端21伸入錐形入口流道24，使第三出口部33位於錐形入口流道24內。
請參閱圖4所示，本揭露的第二入口端21、頸部23、錐形出口流道25與第三出口端35在尺寸設計上也具有特殊性。
第三管路30之內徑ID30為第三出口端35之內徑ID35之2~3倍。例如，第三出口端35之內徑ID35若為2毫米(mm)，則第三管路30之內徑ID30為4~6毫米(mm)。
第三出口部33平行軸心C之長度L33為第三出口端35之內徑ID35之4~5倍。例如，第三出口端35之內徑ID35若為2毫米(mm)，則長度L33為8~10毫米(mm)。
錐形出口流道25之內側壁251與軸心C間之角度θ2介於3~4度之範圍。
在平行於軸心C的方向上，第三出口端35與頸部23間之距離D1小於第三出口端35之內徑ID35。
請參閱圖5所示，本實施例之頸部23之內徑ID23大於第三出口端35之外徑OD35，在平行於軸心C的方向上，第三出口端35與頸部23間之距離等於0。
請參閱圖6所示，本實施例之頸部23之內徑ID23等於第三出口端35之外徑OD35，在平行於軸心C的方向上，第三出口端35與頸部23間具有一大於0的距離D1。
請參閱圖7所示，本實施例之頸部23在平行於軸心C的方向上具有一長度L23，頸部23之內徑ID23大於第三出口端35之外徑OD35，在平行於軸心C的方向上，第三出口端35與頸部23間之距離等於0。
請參閱圖8所示，本實施例之頸部23平行軸心C具有一長度L23，頸部23之內徑ID23大於第三出口端35之外徑OD35，在平行軸心C的方向上，第三出口端35與頸部23間之距離D1大於0。
圖7與圖8中的長度L23的長度不限，依實際所需設計。
請參閱圖9所示，第一入口端11提供第一流體F1進入第一管路10。第三入口端34提供第二流體F2進入第三管路30。
第一流體F1的種類不限，例如為包含有氮氣、惰性氣體、以及空氣的其中之一。第二流體F2的種類不限，例如為包含有乾燥空氣、氮氣、以及氬氣的其中之一。
於本實施例，第一流體F1與第二流體F2之流速不同，例如，第一流體F1的流速可大於或等於0米/秒，第二流體F2之流速則為壓力大於或等於2公斤力/平方厘米(0.196兆帕斯卡)之壓縮氣體所助推產生。然而，第一流體F1與第二流體F2並沒有速度上的相對關係，只要第二流體F2所生成的壓力(負壓)小於第一流體F1之壓力，即可達到節能功效。
由於第一流體F1與第二流體F2之流速不同，因此可於第三出口部33與錐形入口流道24之間產生負壓，形成一環狀真空帶。如此可使部分第一流體F1由第二入口端21進入錐形入口流道24、頸部23而後進入錐形出口流道25與第二流體F2一併由第二出口端22流出第二管路20，再與第一管路F1中其餘的第一流體F1一併由第一管路10的第一出口端12流出第一管路10。
請參閱圖10，於本實施例，第一管路10之內徑ID10等於第二管路20之外徑OD20。於本實施例中，由於第一管路10的內側壁與第二管路20的外側壁之間緊貼，因此第一流體F1會全部進入錐形入口流道24並通過頸部23進入錐形出口流道25，而後第一流體F1與第二流體F2一 併由第二出口端22流出第二管路20，再由第一管路10的第一出口端12流出第一管路10。
請參閱圖11所示，本揭露之壓差產生裝置100可搭配真空室200使用，該真空室200例如為半導體晶片製程的真空腔室。圖中顯示第一管路10連接真空泵202，例如連接真空泵202的排氣端管路，真空泵202對真空室200抽真空，並將真空室200內的第一流體F1(亦即氣體)送入第一管路10，利用第三管路30將第二流體F2送入第二管路20時所產生的負壓，可對第一流體F1產生一抽吸力，使第一流體F1加速與第二流體F2一併由第一管路10的第一出口端12排出。
值得說明的是，以圖3為例，第一管路10沿軸向C的長度視實際使用狀況而定，並不限於圖1至圖11所示長度或態樣。同理，第二管路20沿軸向C的長度、第二管路20設置於第一管路10中的位置，皆視實際使用狀況而定。至於第三管路30也不限於圖示呈90度彎折的態樣，只要能達到第三出口端35平行軸心C由第二入口端21伸入錐形入口流道24，使第三出口部33位於錐形入口流道24內即可。
綜上所述，本揭露所提供之壓差產生裝置，以流體速度變化產生壓力差異，達成增加管路中流體動能之需求，解決管路系統中流體動能不足問題，可降低管路回壓與減少排氣阻力(壓力)，進而達到節能功效。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:壓差產生裝置
10:第一管路
11:第一入口端
12:第一出口端
13:孔洞
20:第二管路
21:第二入口端
22:第二出口端
23:頸部
24:錐形入口流道
25:錐形出口流道
30:第三管路
31:第一段
32:第二段
33:第三出口部
34:第三入口端
35:第三出口端
C:軸心
θ1:夾角

Claims (12)

  1. 一種壓差產生裝置，其包含：一第一管路，其具有一軸心，該第一管路平行於該軸心具有相對且相互連通之第一入口端與第一出口端；一第二管路，其平行該軸心具有相對且相互連通之第二入口端與第二出口端，該第二管路同軸設置於該第一管路內，該第二入口端與該第二出口端之間具有一頸部，該頸部之內徑小於該第二入口端與該第二出口端之內徑，該第二入口端與該頸部之間形成一平行該軸心由該第二入口端往該頸部漸縮之錐形入口流道，該第二出口端與該頸部之間形成一平行該軸心由該頸部往該第二出口端漸擴之錐形出口流道；以及一第三管路，具有相互連通之第三入口端與呈錐形之第三出口部，該第三出口部具有一第三出口端，該第三出口端之內徑小於該第三管路之內徑，該第三出口端之外徑小於該第三管路之外徑，該第三出口端平行該軸心由該第二入口端伸入該錐形入口流道，該第三出口部位於該錐形入口流道內，該第三管路之外徑小於該第二入口端之內徑；該第一入口端提供第一流體進入該第一管路，該第三入口端提供第二流體進入該第三管路，該第一流體與該第二流體之流速不同，於該第三出口部與該錐形入口流道之間產生負壓，使至少部分該第一流體由該第二入口端進入該錐形入口流道、頸部而後進入該錐形出口流道與該第二流體一併由該第二出口端流出該第二管路。
  2. 如請求項1之壓差產生裝置，其中該頸部之內徑等於該第三出口端之外徑，在平行於該軸心的方向上，該第三出口端與該頸部間之距離 大於0。
  3. 如請求項1之壓差產生裝置，其中該頸部之內徑大於該第三出口端之外徑；在平行於該軸心的方向上，該第三出口端與該頸部間之距離等於或大於0。
  4. 如請求項1之壓差產生裝置，其中，在平行於該軸心的方向上，該第三出口端與該頸部間之距離小於第三出口端之內徑。
  5. 如請求項1之壓差產生裝置，其中該第三出口部平行該軸心之長度為第三出口端之內徑之4~5倍。
  6. 如請求項1之壓差產生裝置，其中該錐形出口流道之內側壁與該軸心間之角度介於3~4度之範圍。
  7. 如請求項1之壓差產生裝置，其中該第三管路之內徑為該第三出口端之內徑之2~3倍。
  8. 如請求項1之壓差產生裝置，其中該第一管路之內徑等於或大於該第二管路之外徑。
  9. 如請求項1之壓差產生裝置，其中該頸部在平行於該軸心的方向上具有一長度。
  10. 如請求項1之壓差產生裝置，其中該第三管路彎折具有相連通之第一段與第二段，該第一段與該第二段之間具有一夾角，該第一段之軸心平行於該軸心設置於該第一管路內，該第一段之一軸向端具有該第三出口部，該第二段貫穿該第一管路，該第二段位於該第一管路外之軸向端為該第三入口端。
  11. 如請求項1之壓差產生裝置，其中該第一流體包含氮氣、惰 性氣體、以及空氣的其中之一。
  12. 如請求項1之壓差產生裝置，其中該第二流體包含乾燥空氣、氮氣、以及氬氣的其中之一。
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