[发明专利]用于大宗特殊气体供应系统的增强型能量输送机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强的能量输送机构，其能够用于大宗特殊气体供应系统。该系统包括任意数量的大尺寸运输贮器(transport vessel)，用于输送流体至半导体、发光二极管、液晶显示器或光电池的制造商。特别地，该能量输送机构是外部的、可移除的装置，该装置顺应(conform to)贮器壁面，以用有效率的方式输送能量。

背景技术

工业处理和制造应用——如半导体、发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)产品和光电池(PV)——需要其中使用一个或多个非空气流体的处理步骤。本领域技术人员应了解，“非空气”流体或气体指并非得自空气组分的流体(处于各种状态)。作为这里所使用的，非空气流体或气体包括但不限于氨、三氯化硼、二氧化碳、氯、二氯硅烷、卤烃、氟化氢等等。特别地，该制造需要应用气相非空气气体。

通常，气体在大宗特殊气体系统中输送至制造商的设施，该大宗特殊气体系统包括一个或多个运输贮器。流体在气相中从该贮器被移除并以不连续的方式被输送至使用点。

最终的应用需要气相气体包含相对低水平的低挥发性污染物，因为否则这些污染物可能沉积在产品基底上(例如，半导体晶片，LCD母玻璃或LED蓝宝石基体和PV基底)。这些低挥发性污染物(其包括水、金属和微粒)的沉积会产生大量有害的效应，包括减少亮度(LED制品)和产量损失(半导体、LCD或PV制品)。

流体，如硅烷和三氟化氮，在气相中被输送和储存。因为低挥发性组分不容易蒸发，它们在这些流体中的浓度一般较低。其它非空气流体或气体作为液体或气/液混合物运输和储存。这些气体一般称为低蒸气压力气体，包括例如氨、氯化氢、氟化氢、二氧化碳和二氯硅烷。这些流体典型地在70℉的温度下具有低于1500磅/平方英寸(表压)的蒸气压力。为了在气相中以需要的纯度输送后述气体至使用点，需要复杂的机构，因为储存的液态低蒸气压力气体转化成蒸气时易于导致低挥发性污染物蒸发。

与大宗气体供应系统相关的一个重要的问题是将能量以热量的形式按能够避免泡核沸腾的方式输送至贮器壁。本文所使用的术语“泡核沸腾”表示液相低蒸气压力流体的剧烈的沸腾状态。这种沸腾会导致包含低挥发性污染物的液滴被带出并被带入气相。

用于大宗气体供应系统的现有技术提出数种能量输送机构。一些机构包括装配在大宗气体供应贮器中的内加热装置，而其它的要求外部的加热装置或其混合，用于控制能量输入和容纳在贮器中的液态流体的蒸发。

授予Friedt的美国专利No.5,673,562公开一种内换热器，其运行以维持容器内的液-气界面的温度基本恒定，而外部的换热器运行主要用于预热气体。该内换热器物理上位于容器的内部部分，液态流体的上方。

授予Beck等人的美国专利No.6,025,576公开一种带有内置加热元件的外加热器滑道(skid)，用于加热和支撑压缩气体分配散装贮器(dispensing bulk vessel)。该滑道合并有用于操作柱体并提供以可控的方式加热该柱体的手段所需要的特征。

授予Pant等人并转让给本申请的所有人的美国专利No.6,581,412B2公开一种用于以高流率输送液化压缩气体的方法，其中包括(但不限于)外部的加热工具，其定位成靠近储存贮器。该加热工具的热输出调节成加热液化的压缩气体，以控制容纳在其中的液化的气体的蒸发。

所涉及的相关形式的内加热机构的一些缺点是内加热需要在容器制造过程中安装该装置。这不仅使容器制造过程复杂化，而且导致维护困难，并降低进一步改进和升级加热工具的柔性。此外，内加热工具通常具有与液化的气体直接接触的热传递装置。这将增加额外的可能的气体污染源，其可能归因于从热传递装置分离的杂质，或归因于容纳在这种装置内的热传递介质的泄露。

另一方面，传统大宗供应系统中的外部的加热机构不顺应贮器表面的轮廓并导致不均匀沸腾或泡核沸腾。由有延展性的加热器组成的加热机构，如保持与贮器壁的张紧接触的硅橡胶加热带导致归因于加热带和/或贮器的表面的不规则性的局部空气间隙。该空气间隙进一步导致在加热带上形成局部热点，这有害地影响大宗气体供应系统的性能和安全。

尽管流体浴(fluid bath)加热机构顺应贮器表面，与表面不规则部分无关，这些机构造成其它技术和维护问题。例如，当所需要的加热功率升高时，流体可能产生泡核沸腾，在这种情况下热传递降低。此外，在使用大型气体贮器/容器的情况下，如ISO容器，流体浴的制作、控制和维护问题甚至可能更复杂。