温度流量控制装置及其控制方法制造方法及图纸

一种温度流量控制装置，其包括加热管道、与加热管道并联设置的冷水管道、用以输送水的动力元件以及混合器。加热管道包括并联设置的第一加热管道与第二加热管道，第一加热管道中设有第一加热元件以及第一流量控制阀；第二加热管道中设有第二加热元件以及第二流量控制阀。冷水管道中设有第三流量控制阀。混合器设有第一管道、第二管道、混合腔以及第三管道，第一加热管道的出口与第二加热管道的出口先混合后再与第一管道连通，冷水管道的出口与第二管道连通。本发明专利技术能够实现对水的温度和流量的精细控制。本发明专利技术还涉及一种温度流量控制装置的控制方法。

【技术实现步骤摘要】
温度流量控制装置及其控制方法
本专利技术涉及一种温度流量控制装置及其控制方法，能够应用于半导体

技术介绍
一般而言，半导体湿法工艺中的晶圆需要清洗，且不同的工艺需要在不同温度的去离子水下进行，以达到需要的清洗及反应条件。清洗的主要目的在于提高去除化学品残留及颗粒物的能力。相关技术中主要是采用在线式去离子水加热器，来实现半导体湿法工艺对于去离子水的温度控制的需求。然而，半导体行业中在线式去离子水加热控制系统对温度控制以及流量控制的要求较高(例如，温度需控制在±0.5℃，流量误差±1％，温度响应速度300s以内到达稳态等)，相关技术中的加热器及其控制系统无法满足要求。具体体现在，相关技术中的加热器加热效率较低，一般小于75％，控制流量较大情况下，加热效率更低。相关技术中的加热器加热响应速度较慢，在加热控制过程中，导致系统控制有严重滞后性，对系统温度控制精度有较大影响。另外，加热器的加热温度不均匀且无法实现高精度大流量控制，导致出口温度波动较大，控制不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够实现精细控制的温度流量控制装置及其控制方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种温度流量控制装置，其包括用以对水进行加热的加热管道、与所述加热管道并联设置的冷水管道、用以将水输送至所述加热管道和/或所述冷水管道的动力元件、以及与所述加热管道的出口与所述冷水管道的出口均相连的混合器；其中所述加热管道包括并联设置的第一加热管道与第二加热管道，所述第一加热管道中设有用以对水进行加热的第一加热元件以及用以调节水的流量的第一流量控制阀，所述第二加热管道中设有用以对水进行加热的第二加热元件以及用以调节水的流量的第二流量控制阀；所述冷水管道中设有用以调节水的流量的第三流量控制阀；所述混合器设有第一管道、第二管道、混合腔以及第三管道，其中所述第一管道、所述第二管道、所述第三管道均与所述混合腔连通，所述第一管道与所述第二管道为入口管道，所述第三管道为出口管道；所述第一加热管道的出口与所述第二加热管道的出口先混合后再与所述第一管道连通，所述冷水管道的出口与所述第二管道连通。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述第一加热元件与所述第二加热元件分别为一个加热器；或者所述第一加热元件与所述第二加热元件分别为一个加热器的两个部分。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述加热器至少包括第一加热段以及第二加热段，其中所述第一加热段与所述第二加热段能够被独立控制以对水进行加热。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述第一管道和所述第二管道位于所述混合腔的两侧，所述第三管道位于所述混合腔的顶部；所述混合器还设有位于所述混合腔内的锥状体，所述锥状体从下向上逐渐变小。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述第一加热管道中还设有第一流量计，所述第一流量控制阀连接在所述第一加热元件与所述第一流量计之间；所述第二加热管道中还设有第二流量计，所述第二流量控制阀连接在所述第二加热元件与所述第二流量计之间。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述冷水管道中还设有连接在所述第三流量控制阀的下游的第三流量计。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述温度流量控制装置还包括连接在所述混合器的下游的第四流量计。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述温度流量控制装置包括与所述动力元件的出口相连的第一压力传感器、与所述混合器的第一管道相连的第一温度传感器、与所述混合器的出口相连的第二温度传感器以及连接在所述第四流量计的下游的第二压力传感器，其中所述第一压力传感器用以检测水的进口压力，所述第一温度传感器用以检测流出所述第一加热管道与流出所述第二加热管道且相混合后的水的混合温度，所述第二温度传感器用以检测水的出口温度，所述第二压力传感器用以检测水的出口压力。本专利技术还涉及前述温度流量控制装置的控制方法，其包括如下步骤：S1：当所述混合器的第三管道的出口温度低于第一温度设定值时，关闭所述冷水管道，开启所述第一加热管道与所述第二加热管道，利用所述第一加热元件与所述第二加热元件的全功率对水进行加热；S2：当所述混合器的第三管道的出口温度到达所述第一温度设定值时，使所述第一加热元件与所述第二加热元件在限定输出功率范围内进行PID调节，以调整对水的加热温度；S3：当所述温度流量控制装置到达稳态后，解除步骤S2中所述第一加热元件与所述第二加热元件的限定输出功率范围，进行PID自动调节，以将水的温度控制在需要的范围内；S4：当所述混合器的第三管道的出口温度高于第二温度设定值时，打开所述冷水管道，对水的温度进行调节。作为本专利技术进一步改进的技术方案，在步骤S4中，当打开所述冷水管道时，同时减少所述第一加热管道的出口和/或所述第二加热管道的出口的流量，使减少的流量和增加的流量一致。相较于现有技术，本专利技术通过设置第一加热元件与第二加热元件，有利于更好地调节其对水的加热功率；通过将第一加热管道的出口与第二加热管道的出口先混合后再与第一管道连通，使得热水的温度均匀性更好，能够实现对温度的精细控制；通过设置混合器，使第一管道中的热水与第二管道中的冷水能够在混合腔中实现均匀混合，提高了混合后水温的精确性。另外，通过设置流量控制阀来调节相应管道的流量，能够实现更好的流量调节，实现对流量的精细控制。通过对温度和流量的控制，实现了对出口处水的精细控制。附图说明图1是本专利技术温度流量控制装置的原理图。图2是图1中加热器的部分立体示意图。图3是图2的右视图。图4是沿图2中A-A线的剖面示意图。图5是图2的俯视图。图6是沿图3中B-B线的剖面示意图。图7是图6中画图部分C的局部放大图。图8是图1中混合器的立体示意图。图9是图8的剖视图。图10是混合器的罐体和锥状体的剖视图。图11是混合器去除第三管道和盖体后的剖视图。图12是根据本专利技术的控制方法所得到的出口温度的曲线图。图13是热水采用两路控制时的流量控制曲线图。具体实施方式下面将结合附图详细地对本专利技术示例性具体实施方式进行说明。如果存在若干具体实施方式，在不冲突的情况下，这些实施方式中的特征可以相互组合。当描述涉及附图时，除非另有说明，不同附图中相同的数字表示相同或相似的要素。以下示例性具体实施方式中所描述的内容并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式；相反，它们仅是与本专利技术的权利要求书中所记载的、与本专利技术的一些方面相一致的装置、产品和/或方法的例子。在本专利技术中使用的术语是仅仅出于描述具体实施方式的目的，而非旨在限制本专利技术的保护范围。在本专利技术的说明书和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”或“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。应当理解，本专利技术的说明书以及权利要求书中所使用的，例如“第一”、“第二”以及类似的词语，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分特征的命名。同样，“一个”或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度流量控制装置，其特征在于：包括用以对水进行加热的加热管道(6)、与所述加热管道(6)并联设置的冷水管道(7)、用以将水输送至所述加热管道(6)和/或所述冷水管道(7)的动力元件(8)、以及与所述加热管道(6)的出口与所述冷水管道(7)的出口均相连的混合器(4)；其中所述加热管道(6)包括并联设置的第一加热管道(61)与第二加热管道(62)，所述第一加热管道(61)中设有用以对水进行加热的第一加热元件(611)以及用以调节水的流量的第一流量控制阀(612)，所述第二加热管道(62)中设有用以对水进行加热的第二加热元件(621)以及用以调节水的流量的第二流量控制阀(622)；所述冷水管道(7)中设有用以调节水的流量的第三流量控制阀(71)；所述混合器(4)设有第一管道(41)、第二管道(42)、混合腔(400)以及第三管道(43)，其中所述第一管道(41)、所述第二管道(42)、所述第三管道(43)均与所述混合腔(400)连通，所述第一管道(41)与所述第二管道(42)为入口管道，所述第三管道(43)为出口管道；所述第一加热管道(61)的出口(614)与所述第二加热管道(62)的出口(624)先混合后再与所述第一管道(41)连通，所述冷水管道(7)的出口与所述第二管道(42)连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种温度流量控制装置，其特征在于：包括用以对水进行加热的加热管道(6)、与所述加热管道(6)并联设置的冷水管道(7)、用以将水输送至所述加热管道(6)和/或所述冷水管道(7)的动力元件(8)、以及与所述加热管道(6)的出口与所述冷水管道(7)的出口均相连的混合器(4)；其中所述加热管道(6)包括并联设置的第一加热管道(61)与第二加热管道(62)，所述第一加热管道(61)中设有用以对水进行加热的第一加热元件(611)以及用以调节水的流量的第一流量控制阀(612)，所述第二加热管道(62)中设有用以对水进行加热的第二加热元件(621)以及用以调节水的流量的第二流量控制阀(622)；所述冷水管道(7)中设有用以调节水的流量的第三流量控制阀(71)；所述混合器(4)设有第一管道(41)、第二管道(42)、混合腔(400)以及第三管道(43)，其中所述第一管道(41)、所述第二管道(42)、所述第三管道(43)均与所述混合腔(400)连通，所述第一管道(41)与所述第二管道(42)为入口管道，所述第三管道(43)为出口管道；所述第一加热管道(61)的出口(614)与所述第二加热管道(62)的出口(624)先混合后再与所述第一管道(41)连通，所述冷水管道(7)的出口与所述第二管道(42)连通。


2.如权利要求1所述的温度流量控制装置，其特征在于：所述第一加热元件(611)与所述第二加热元件(621)分别为单独的加热器(5)；或者
所述第一加热元件(611)与所述第二加热元件(621)分别为一个加热器(5)的两个部分。


3.如权利要求2所述的温度流量控制装置，其特征在于：所述加热器(5)至少包括第一加热段以及第二加热段，其中所述第一加热段与所述第二加热段能够被独立控制以对水进行加热。


4.如权利要求1所述的温度流量控制装置，其特征在于：所述第一管道(41)和所述第二管道(42)位于所述混合腔(400)的两侧，所述第三管道(43)位于所述混合腔(400)的顶部；所述混合器(4)还设有位于所述混合腔(400)内的锥状体(46)，所述锥状体(46)从下向上逐渐变小。


5.如权利要求1所述的温度流量控制装置，其特征在于：所述第一加热管道(61)中还设有第一流量计(613)，所述第一流量控制阀(612)连接在所述第一加热元件(611)与所述第一流量计(613)之间；所述第二加热管道(62)中还设有第二流量计(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎微明，李翔，王新征，许所昌，李勇，左敏，
申请(专利权)人：江苏微导纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32