[12]实用新型专利说明书专利号 ZL
200920071665.6
[51]Int.CI.
F17D 1/04 (2006.01)F17D 3/01 (2006.01)
[45]授权公告日2010年2月17日[22]申请日2009.05.06[21]申请号200920071665.6
[73]专利权人上海创洁科技有限公司
地址201203上海市浦东新区张江高科技园区郭
守敬路415号[72]设计人刘岚峰 卫洁 朱浩然 隋英羿
[11]授权公告号CN 201407486Y
权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页
[54]实用新型名称
大宗特殊气体供应系统
[57]摘要
本实用新型涉及一种大宗特殊气体供应系统，系统包括气体输送管道系统和控制平台，气体输送管道系统中设有气体侦测器、压力传感器、过流量开关、测试端口等信号采集设备以及各个气动执行设备，并经由网络线分别与控制平台的PLC中心控制器信号输入输出端连接，其特征在于，所述气体输送管道系统由气体存储设备、瓶头接口箱、深度吹扫箱、主供应柜4个主要功能模块组成。本实用新型系统采用大容量存储设备，具有降低成本，更好得保证气体产品在输送中不被污染以及系统工作的安全。
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权 利 要 求 书
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1.一种大宗特殊气体供应系统，包括气体输送管道系统和控制平台，气体输送管道系统中设有气体侦测器、压力传感器、过流量开关、测试端口信号采集设备以及气动执行设备，并经由网络线分别与控制平台的PLC中心控制器信号输入输出端连接，其特征在于，
所述气体输送管道系统由气体存储设备、瓶头接口箱、深度吹扫箱、主供应柜4个主要功能模块组成，并由气体管道顺次连接； 所述气体存储设备采用水容积为440L的钢瓶；
所述瓶头接口箱为一外置的密闭箱体，内有钢瓶的接头及常关状态的气动高压隔膜阀，此密闭箱体上留有排气接口，以保证箱体内处于负压状态；
所述深度吹扫箱为一外置的密闭箱体，密闭箱体内包括有吹扫管道和特殊气体供气管道，以及气体管道各处分别设有气动高压三通隔膜阀、气动高压三通隔膜阀、手动高压隔膜阀、气动高压四通隔膜阀、气动高压隔膜阀、真空发生器、气动滴流隔膜阀、压力传感器、逆止阀，其中：在特殊气体供气管道依次设有两个气动高压三通隔膜阀以及压力传感器；在吹扫管道上依次设有气动高压隔膜阀、气动高压四通隔膜阀、手动高压隔膜阀，吹扫管道和特殊气体供气管道之间通过气动高压三通隔膜阀、气动高压四通隔膜阀连接控制；于气动高压四通隔膜阀延伸连接由真空发生器、气动滴流隔膜阀、逆止阀组成的文丘里管；此密闭箱体上留有排气接口，以保证箱体内处于负压状态；
所述主供应柜为一外置密闭箱体，内部包括有吹扫管道和特殊气体供气管道并分别与深度吹扫箱内相应管道连通，箱内管道各处设有前端过滤器、调压阀、限流量开关、后端过滤器、压力传感器、气动低压隔膜阀、手动低压隔膜阀、气动低压隔膜阀、逆止阀、真空发生器、气动滴流隔膜阀、逆止阀、气动滴流隔膜阀、逆止阀，其中：特殊气体供气管道顺次设有前端过滤器、调压阀、过流量开关、后端过滤器、压力传感器、气动低压隔膜阀、手动低压隔膜阀；所述真空发生器、气动滴流隔膜阀、逆止阀组成氮气文丘里管，其文丘里管出口处的真空发生器还连通安装有气动低压隔膜阀、逆止阀组成的管道；吹扫管道入口处安装有气动滴流隔膜阀、逆止阀，并由此与深度吹扫箱相应的吹扫管道连接；此密闭箱体上留有排气接口，以保证箱体内处于负压状态。
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说 明 书
大宗特殊气体供应系统
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技术领域
本实用新型涉及一种气体输送工程技术领域内的系统，具体涉及一种大宗特殊气体供应系统。背景技术
随着半导体产业技术的日新月异，半导体工厂对特殊气体的使用量亦随之增加，现有技术采用普通气瓶供应的气瓶柜存在的缺陷为：由于普通气瓶供应的气瓶柜自身存储设备容量过小，导致频繁更换气瓶，增加操作者工作量的同时，危险性也随之增加。发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，本实用新型提供的BSGS系统(即大宗特殊气体供应系统)正是为弥补这一缺陷而设计开发的，BSGS系统采用大容量存储设备，具有降低成本，更好得保证气体产品在输送中不被污染以及系统工作的安全。 本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型系统包括气体输送管道系统和控制平台，气体输送管道系统中设有气体侦测器、压力传感器、过流量开关、测试端口等信号采集设备以及气动执行设备，并经由网络线分别与控制平台的PLC中心控制器信号输入输出端连接，其特征在于，
所述气体输送管道系统由气体存储设备、瓶头接口箱、深度吹扫箱、主供应柜4个主要功能模块组成，并由气体管道顺次连接； 所述气体存储设备采用水容积为440L的钢瓶；
所述瓶头接口箱为一外置的密闭箱体，内有钢瓶的接头及常关状态的气动高压隔膜阀，此密闭箱体上留有排气接口，以保证箱体内处于负压状态；
所述深度吹扫箱为一外置的密闭箱体，密闭箱体内包括有吹扫管道和特殊气体供气管道，以及气体管道各处分别设有气动高压三通隔膜阀、气动高压三通隔膜阀、手动高压隔膜阀、气动高压四通隔膜阀、气动高压隔膜阀、真空发生器、气动滴流隔膜阀、压力传感器、逆止阀，它们的位置关系为：在特殊气体供气管道依次设有
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两个气动高压三通隔膜阀以及压力传感器；在吹扫管道上依次设有气动高压隔膜阀、气动高压四通隔膜阀、手动高压隔膜阀，吹扫管道和特殊气体供气管道之间通过气动高压三通隔膜阀、气动高压四通隔膜阀连接控制；于气动高压四通隔膜阀延伸连接由真空发生器、气动滴流隔膜阀、逆止阀组成的文丘里管；此密闭箱体上留有排气接口，以保证箱体内处于负压状态；
所述主供应柜为一外置密闭箱体，内部包括有吹扫管道和特殊气体供气管道并分别与深度吹扫箱内相应管道连通，箱内管道各处设有前端过滤器、调压阀、过流量开关、后端过滤器、压力传感器、气动低压隔膜阀、手动低压隔膜阀、气动低压隔膜阀、逆止阀、真空发生器、气动滴流隔膜阀、逆止阀、气动滴流隔膜阀、逆止阀等部件，它们设置的位置关系为：特殊气体供气管道顺次设有前端过滤器、调压阀、过流量开关、后端过滤器、压力传感器、气动低压隔膜阀、手动低压隔膜阀；所述真空发生器、气动滴流隔膜阀、逆止阀组成氮气文丘里管，其文丘里管出口处的真空发生器还连通安装有气动低压隔膜阀、逆止阀组成的管道；吹扫管道入口处安装有气动滴流隔膜阀、逆止阀，并由此与深度吹扫箱相应的吹扫管道连接；此密闭箱体上留有排气接口，以保证箱体内处于负压状态。
在所述深度吹扫箱、主供应柜内部的吹扫管道和特殊气体供气管道，以及特殊气体供气管道连接相应的气体存储设备、瓶头接口箱，可并行设计为一套、两套，甚至若干套。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型BSGS系统采用大容量存储设备，因物料成本、分析成本的降低，以及因避免了大量使用气瓶所消耗的气瓶处理费与更新成本的降低，而大大节省工厂成本。减少气瓶更换的次数更意味着产品受到制成的变动与系统的污染亦可降低到最小，同时也可使更换气瓶时因不小心疏忽而造成的气体泄漏机率随之降低。附图说明
图1为本实用新型实施例中气体输送管道系统的结构示意图。 具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。实施例是以本实用新型技术方案为前提下进行实施，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。
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本实用新型系统包括气体输送管道系统和控制平台，气体输送管道系统中设有气体侦测器103、压力传感器(81、82)、过流量开关12、测试端口(图1中无，位于PLC控制箱信号输入端口)这些信号采集设备以及各个气动执行设备，并经由网络线分别与控制平台的PLC中心控制器(即PLC控制箱)信号输入输出端连接，其中： 所述的控制平台为现有技术，市售；
所述气体输送管道系统由气体存储设备、瓶头接口箱、深度吹扫箱、主供应柜4个主要功能模块组成，并由气体管道顺次连接(见图1示意图)； 所述气体存储设备采用水容积为440L的钢瓶(Y-Cylinder)1；
所述瓶头接口箱为一外置的密闭箱体(图1中为虚线表示)，内有钢瓶的接头2及常关状态的气动高压隔膜阀31，此密闭箱体上留有排气接口，以保证箱体内处于负压状态；
所述深度吹扫箱为一外置的密闭箱体(图1中为虚线表示)，密闭箱体内包括有吹扫管道和特殊气体供气管道，以及气体管道各处分别设有气动高压三通隔膜阀41、气动高压三通隔膜阀42、手动高压隔膜阀51、气动高压四通隔膜阀43、气动高压隔膜阀32、真空发生器61、气动滴流隔膜阀71、压力传感器81、逆止阀91，它们的位置关系为：在特殊气体供气管道依次设有气动高压三通隔膜阀41、气动高压三通隔膜阀42以及压力传感器81；在吹扫管道上依次设有气动高压隔膜阀32、气动高压四通隔膜阀43、手动高压隔膜阀51，吹扫管道和特殊气体供气管道之间通过气动高压三通隔膜阀41、气动高压四通隔膜阀43连接控制；于气动高压四通隔膜阀43延伸连接由真空发生器61、气动滴流隔膜阀71、逆止阀91组成的文丘里管；此密闭箱体上留有排气接口，以保证箱体内处于负压状态；
所述主供应柜为一外置密闭箱体，内部包括有吹扫管道和特殊气体供气管道并分别与深度吹扫箱内相应管道连通，箱内管道各处设有前端过滤器101、调压阀11、过流量开关12、后端过滤器102、压力传感器82、气动低压隔膜阀33、手动低压隔膜阀52、气动低压隔膜阀34、逆止阀92、真空发生器62、气动滴流隔膜阀72、逆止阀93、气动滴流隔膜阀73、逆止阀94部件，它们设置的位置关系为：特殊气体供气管道顺次设有前端过滤器101、调压阀11、过流量开关12、后端过滤器102、压力传感器82、气动低压隔膜阀33、手动低压隔膜阀52；所述真空发生器62、气动滴流隔膜阀72、逆止阀93组成氮气文丘里管，其文丘里管出口处的真空发生器62还连通安装有气动低压隔膜阀34、逆止阀92组成的管道；吹扫管道入口处安装
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有气动滴流隔膜阀73、逆止阀94，并由此与深度吹扫箱相应的吹扫管道连接；此密闭箱体上留有排气接口，以保证箱体内处于负压状态。
在所述深度吹扫箱、主供应柜内部的吹扫管道和特殊气体供气管道，以及特殊气体供气管道连接相应的气体存储设备、瓶头接口箱，可并行设计为一套或者若干套。本实施例设计为并行的两套，如图1所示。 现有技术市售的控制平台包括有：
a.人机界面：作为人与控制器的控制与沟通界面，一方面可显示管道系统目前的状况，同时亦可接受操作人员下达的指令，为系统运作的确认。 b.PLC：为整体控制的处理中心。
c.电磁阀：控制设置于气体输送管道系统内气动阀的开闭，可以按需求强制开启电磁阀。例如：当设备异常时自动操作无法正常运行，或特殊情况必须手动开启气动阀时，即可采用手动模式强制阀的开闭。
d.紧急遮断按钮：管道系统发生异常时按此钮关闭盘面气动阀。 e.LED指示灯：以亮灯标示系统目前的状态。 系统正常(Normal) 存量不足(Low Quantity) 警示警报(Warning) 停气警报(Shutdown)
f.蜂鸣器：管道系统发生异常时警鸣。依警报值设定可分别传出两种不同的警报音讯。
g.紫/红外线火焰感知器：当感知到火焰发生时动作，并将信息传至PLC。 h.差压设定开关：当箱体与大气压之差未达到设定值时动作，并将信息传至PLC。
i.差压计：显示箱体与大气压之差压。
j.继电器：依据电路设计可做为控制或接点之输出。
k.电源供应器：因控制回路所使用之电源为DC24V，故需要Power Sppuly作为转换。
l.温度开关：当感测到箱体温度高于设定值时，将讯息传至PLC处理。 基于上述系统结构，本实用新型工作状况如下： 一，特殊气体供气输送及其控制：
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瓶头接口箱内的气动高压隔膜阀31开启后，被输送的特殊气体从气体存储设备进入气体输送管道；
深度吹扫箱内的气动高压三通隔膜阀41、气动高压三通隔膜阀42分别开启状态下，特殊气体出深度吹扫箱；特殊气体输送管道与吹扫管道之间通过气动高压三通隔膜阀41、气动高压四通隔膜阀43连接控制；特殊气体输送管道上还设有压力传感器81，用于采集深度吹扫箱内气体压力状态信息；
特殊气体进入主供应柜后，在特殊气体输送管道上依次设置有前端过滤器101、调压阀11、过流量开关12、后端过滤器102、压力传感器82、气动低压隔膜阀33、手动低压隔膜阀52，并最终制成气体输出。所述的两个过滤器，实现了主供应柜内前后两段的两级过滤，提高了气体纯度。所述各个气压隔膜阀控制了气体的输送开启状态。所述调压阀11，执行控制器的命令调节主供应柜内的压力。所述过流量开关12，执行控制器的命令限制气体流量。所述压力传感器82采集主供应柜内压力提供于控制器PLC。
二，系统吹扫管道的氮气吹扫工作过程及其控制：
在主供应柜内，氮气进入吹扫管道，再进入深度吹扫箱内，达到对管道内的清洁，以利更换钢瓶，更换阀件等组件，做好管道移除前准备。在深度吹扫箱内吹扫管道上的气动高压四通隔膜阀43、气动高压隔膜阀32、手动高压隔膜阀51分别实现自动控制或手动操作。
三，系统管道内正压状态以及输送畅通的控制：
深度吹扫箱内的气动滴流隔膜阀71、逆止阀91，以及主供应柜内的气动滴流隔膜阀73、气动滴流隔膜阀72、逆止阀92、逆止阀93、逆止阀94，始终保持管道内正压，即使更换气瓶时，始终保证外界气体不混入。采用真空发生器61、真空发生器62保证气体输送的畅通。
本实用新型系统采用独特的气体输送结构及滴流阀，始终保持管道内正压，即使更换气瓶时，始终保证外界气体不混入，同时采用主供应柜内前后两段的两级过滤，提高了气体纯度，采用真空发生器保证气体输送的畅通。另外，本实用新型系统采用先进的数字化控制技术，气体侦测器、压力传感器、过流量开关、测试端口等的信号通过RJ45网络线向驻控整体控制的处理中心PLC传输数字量信号，使侦测器数字信号可转换为光信号，通过光缆传送；使用TCP/IP集成系统，可根据实际需求灵活地任意加减气体侦测器；使用标准的PoE HUB以替代昂贵的传统的模拟量输入输出；每个气体侦测器
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的数字通讯量小于10BITE而网络的通讯容量可以最大达到100M，从理论上讲该网络系统的容量可为无限。
本实施例主要技术指标如下： 项目氦气测漏尘粒微氧露点
指标
≤1×10-9mbar＊1/s
0.1um≤5pes/cf...EP line，0.1um≤10pcs/cf...BA line5.4.1＜50ppb...EP line，5.4.2＜100ppb...BA line＜-90℃(Dew Point)...EP line，＜-80℃(Dew Point)...BAline
24小时压降小于2％＜10s＜10s
＜1次/1000工作小时＜3％/5000工作小时
耐压
系统接受信号响应时间系统输出信号响应时间误报警率系统通讯故障率
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