CN111729528B - 流体混合器 - Google Patents

Abstract

一种流体混合器包括连接盖体、三通管体以及针孔注射件。连接盖体包含第一连接部；三通管体连接于连接盖体，且包含第二连接部、输出部及空腔，其中第二连接部、输出部及空腔彼此连通；针孔注射件连接于连接盖体，且包含针孔通道，针孔通道具有第一端口及相反于第一端口的第二端口，第一端口连通于第一连接部，而第二端口连通于第二连接部及输出部。

Description

流体混合器

技术领域

本发明与混合装置有关；特别是指一种流体混合器。

背景技术

在高科技领域中，需要利用浓度稳定的高纯度化学液体，用以制造高科技产品零部件（例如，半导体晶片、显示设备、触控面板等）。这类浓度稳定的高纯度化学液体通常需要大量的去离子水，以稀释化学液体至所需浓度。

举例来说，一般系利用渐进及阶段的方式将高浓度的化学原液稀释至低浓度的化学液体，因此若欲取得更微量浓度（例如ppm等级）的化学液体，则必须消耗非常大量的去离子水。再者，由于上述稀释方法通常只能一次性制备成大量的低浓度的化学液体，因此若未于短时间内使用完毕，可能会造成所制备的化学液体的浓度变动，进而降低制造高科技产品零部件的质量稳定性。

此外，上述传统的化学液体稀释方法除了存在需消耗大量去离子水，造成水资源及能源的浪费，以及过滤材料的大量消耗的问题之外，此种化学液体稀释方法亦存在无法将化学液体精确地稀释至更微量的浓度（例如ppm等级）的问题，致使高科技产品零部件的制造精密度受到限制。

综上可知，现有的化学液体稀释之相关装置仍有待改良，以改善传统化学液体稀释之相关装置所存在的诸多问题。

发明内容

有鉴于此，本发明之目的在于提供一种流体混合器，其可应用于化学液体稀释系统（如氨水溶液稀释系统），可使化学液体长时间维持在所需浓度，进而提升高科技产品零部件的质量稳定性。

缘以达成上述目的，本发明提供的一种流体混合器，其包括连接盖体、三通管体以及针孔注射件。连接盖体包含第一连接部；三通管体连接于连接盖体，且包含第二连接部、输出部及空腔，其中第二连接部、输出部及空腔彼此连通；针孔注射件连接于连接盖体，且包含针孔通道，针孔通道具有第一端口及相反于第一端口的第二端口，第一端口连通于第一连接部，而第二端口连通于第二连接部及输出部。

本发明之效果在于，本发明所提供的流体混合器可应用于化学液体稀释系统，使化学液体稀释系统可减少去离子水的使用量，且利用压力控制及文式管效应稀释化学液体至所需浓度。另外，为了稀释至更微量的浓度（例如ppm等级），可利用本发明的流体混合器注入流体，使微量的流体与液体混合，且使稀释的化学液体具有ppm等级的微量浓度。再一方面，藉由本发明所提供的流体混合器，可使其所产生的稀释的化学液体于长时间下维持所需浓度，进而提升制造高科技产品零部件的质量稳定性。

附图说明

图1为本发明第一实施例的流体混合器的剖面图；

图2为本发明一优选实施例的连接件的立体图；

图3为本发明一优选实施例的连接件的剖面图；

图4为本发明一优选实施例的连接盖体的剖面图；

图5为本发明一优选实施例的三通管体的剖面图；

图6为本发明第二实施例的流体混合器的剖面图；

图7为压力差对氨水溶液之电导率的关系图。

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，兹举一优选实施例并配合附图详细说明如后。请参图1所示，图1为本发明第一实施例的流体混合器32的剖面图，且本发明所提供的流体混合器32可用于稀释氨水，但不以此为限制。

流体混合器32包括连接件322、连接盖体324及三通管体326 。连接盖体324分别连接三通管体326及连接件322，且第一连接部32a系位于连接盖体324上。三通管体326具有第二连接部32b、输出部32c及空腔3262，其中第二连接部32b、输出部32c及空腔3262彼此连通。

连接件322具有针孔通道3222、输入端3224及输出端3226，且针孔通道3222的第一端口3222a连通于第一连接部32a，而其第二端口3222b连通于第二连接部32b及输出部32c。在本发明实施例中，连接件322系由输入端3224与连接盖体324相连接，且连接件322的输出端3226系位于三通管体326的空腔3262中。在本发明实施例中，连接盖体324的一部分系位于连接件322及三通管体326之间。在本发明实施例中，第二连接部32b系分别与第一连接管32a及输出部32c呈垂直，即第二连接部32b系垂直于第一连接管32a，且垂直于输出部32c。在本发明实施例中，连接件322的针孔通道3222在第一端口3222a具有第一孔径（D1），而在第二端口3222b具有第二孔径（D2），其中第一孔径（D1）大于第二孔径（D2），亦即，针孔通道3222是由两段通道构成，且其中一段通道的孔径为该第一孔径（D1），另一段通道的孔径为该第二孔径（D2）。在本发明实施例中，第二孔径（D2）的范围介于0.01毫米至0.1毫米，其优选介于0.04毫米至0.07毫米。在本发明实施例中，连接件322的针孔通道3222的长度（L）的范围介于20毫米至30毫米，其优选介于23毫米至27毫米。由于针孔通道3222相较其二为狭窄通道，因此针孔通道3222在连接件322中会呈现文式管效应，且藉由文式管效应及第一连接部与第二连接部的压力差，达到稀释流体至所需电导率及所需浓度的目的。

在本发明实施例中，连接件322的针孔通道3222符合下列方程式：

其中，Q为流体的流量；

d为针孔通道3222的第二孔径（D2）；

L为针孔通道3222的长度（L）；

ΔP为针孔通道3222的第一端口3222a及第二端口3222b的压力差。

由上述方程式可知，在流体混合器32制作完成后，d及L即成为固定值，而在实际操作上，可由控制压力差ΔP来调控流体通过针孔通道3222的流量。

值得一提的是，除了将压力差ΔP缩到极小数值之外，亦可缩小（d⁴/L）的数值，以进行所需的极微量控制。换言之，欲缩小（d⁴/L）的数值，即是将第二孔径（D2）尽可能地缩小，或是将针孔通道3222的长度（L）尽可能的拉长。然而，在考虑实际应用的便利性，以及便于控制压力差ΔP，本发明实施例所提供的流体混合器32具有极小的第二孔径（D2）以及长度（L），因此能应用于超微量化学液体稀释系统。

接着请一并参考图2至图5，连接件322的输入端3224呈圆柱状，且连接盖体324具有内圆槽3242，其中连接件322的输入端3224与连接盖体324的内圆槽3242对应连接。在本发明实施例中，连接件322的输入端3224具有外螺牙3221，而连接盖体324的内圆槽3242具有内螺牙3241，且输入端3224与内圆槽3242系藉由外螺牙3221与内螺牙3241的螺合关系连接，但不以此为限制；在实务上，输入端3224与内圆槽3242亦可以其他适用的方式（如转扣）连接。

在本发明实施例中，连接件322的输出端3226呈四棱柱状，但不以此为限制；在实务上，连接件322的输出端3226亦可呈圆柱状。在本发明实施例中，连接件322的输出端3226系以四棱柱的其中一棱或其中一面对应三通管体326的第二连接部32b，但不以此为限制；在实际使用上，无论以四棱柱的其中一棱或其中一面对应三通管体326的第二连接部32b，均不影响混合之化学液体的配制结果。

连接盖体324具有外圆壁324，而三通管体326具有内圆口3264，其中连接盖体324的外圆壁324与三通管体326的内圆口3264对应连接。在本发明实施例中，连接盖体324的外圆壁324具有外螺牙3243，而三通管体326的内圆口3264具有内螺牙3263，且外圆壁324与内圆口3264系藉由外螺牙3243与内螺牙3263的螺合关系连接，但不以此为限制；在实务上，外圆壁324与内圆口3264亦可以其他适用的方式（如转扣）连接。

在本发明的另一实施例中，连接件322与三通管体326为一体成型，再与连接盖体324固接。在本发明实施例中，连接件322、连接盖体324及三通管体326系由塑料所构成，以避免金属材料腐蚀或污染所稀释的化学液体。

请一并参考图1及图6，图1为本发明第一实施例的流体混合器的剖面图，而图6为本发明第二实施例的流体混合器的剖面图。在图1中，连接件322的第二端口3222b系低于第二连接部32b内通道的最低位置32b1；在此实施例中，由于连接件322的第二端口3222b系低于第二连接部32b内通道的最低位置32b1，因此由第二连接部32b通入的第二流体不会影响流经针孔通道3222的第一流体的输出。反观，在图6中，连接件322的第二端口3222c系高于第二连接部32b内通道的最低位置32b1；在第二实施例中，由于连接件322的第二端口3222c系高于第二连接部32b内通道的最低位置32b1，因此由第二连接部32b通入的第二流体会在连接件322的第二端口3222c形成反压，进而影响流经针孔通道3222的第一流体的流出。

举例来说，若欲在第一实施例（图1）中配制稀释浓度为1 ppm的稀释混合流体，且由第二连接部32b通入的第二流体的压力值为10 psi时，则由第一连接部32a通入且流经针孔通道3222的第一流体的压力值为20 psi。然而，在第二实施例（图6）中，由于由第二连接部32b通入的第二流体会在连接件322的第二端口3222b形成反压，并影响流经针孔通道3222的第一流体的流出，因此若欲在第二实施例（图6）中配制稀释浓度为1 ppm的稀释混合流体，且由第二连接部32b通入的第二流体的压力值同样为10 psi时，则由第一连接部32a通入且流经针孔通道3222的第一流体的压力值需提高为30 psi，方可使第一流体顺利由针孔通道3222流出。

由此可知，若欲配制相同稀释浓度的稀释混合流体时，相较于第一实施例，第二实施例的流体混合器于第一连接部32a及第二连接部32b之间需提供较大的压力差（ΔP）。

接着请参考图7，图7为压力差对氨水溶液之电导率的关系图。在图7中，左侧线段（•）呈现第一实施例中压力差对氨水溶液之电导率的关系，而右侧线段（Δ）呈现第二实施例中压力差对氨水溶液之电导率的关系。由图7可知，在相同氨水溶液之电导率下，第二实施例的压力差大于第一实施例的压力差；然而，由于流体混合器、液体管路与各管路接续处的耐压值具有其上限，即第一连接部32a及第二连接部32b之间的压力差亦具有其上限，因此第二实施例的流体混合器（图6）所能配制的稀释混合流体的浓度范围小于第二实施例的流体混合器（图1）。

值得注意的是，虽然第二实施例的流体混合器（图6）所能配制的稀释混合流体的浓度范围较小，但在本发明中，第二实施例所提供的流体混合器仍然适合应用于化学液体稀释系统，并使微量的流体与液体混合，使稀释的化学液体具有ppm等级的微量浓度。

藉由本发明实施例的设计，本发明所提供的流体混合器可应用于化学液体稀释系统，其利用压力控制及流体混合器所产生的文式管效应注入流体，并使微量的流体与液体混合，使稀释的化学液体具有ppm等级的微量浓度。举例来说，本发明所提供的化学液体稀释系统及方法可实时配制2~3 ppm的功能水（氨水溶液），例如可供给清洗晶圆片使用，因此无需浪费大量去离子水制备过多的稀释化学液体。另一方面，本发明所提供的化学液体稀释系统及方法可使其所产生的稀释的化学液体于长时间下维持所需浓度，进而提升制造高科技产品零部件的质量稳定性。

以上所述仅为本发明优选可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为之等效变化，理应包含在本发明之专利范围内。

附图标记说明

32流体混合器

32a第一连接部 32b第二连接部 32c输出部

322连接件 3221外螺牙 3222针孔通道

3222a第一端口 3222b、3222c第二端口

3224输入端 3226输出端 324连接盖体

3241内螺牙 3242内圆槽 3243外螺牙

326三通管体 3262空腔 3263内螺牙

3264内圆口

D1第一孔径 D2第二孔径 L长度

Claims (7)

1.一种流体混合器，包括：

一连接盖体，包含一第一连接部；

一三通管体，连接于所述连接盖体，且包含一第二连接部、一输出部及一空腔，其中所述第二连接部、所述输出部及所述空腔彼此连通；以及

一连接件，连接于所述连接盖体，且包含一针孔通道，所述针孔通道具有一第一端口及相反于所述第一端口的一第二端口，所述第一端口连通于所述第一连接部，而所述第二端口连通于所述第二连接部及所述输出部；

其中所述针孔通道是由两段通道构成，其中一段通道具有所述第一端口，所述第一端口具有一第一孔径，另一段的通道具有所述第二端口，所述第二端口具有一第二孔径，且所述第一孔径大于所述第二孔径；其中所述第二孔径的范围介于0.04毫米至0.07毫米。

2.如权利要求1所述的流体混合器，其中所述连接件进一步包含一输入端及相反于所述输入端的一输出端，所述针孔通道的所述第一端口系位于所述输入端，而其所述第二端口系位于所述输出端，所述连接件系由所述输入端与所述连接盖体相连接，且所述连接件的所述输出端系位于所述三通管体的所述空腔中。

3.如权利要求1所述的流体混合器，其中所述第二连接部系与所述第一连接部及所述输出部呈垂直。

4.如权利要求2所述的流体混合器，其中所述连接件的所述输入端呈圆柱状，且所述连接盖体具有一内圆槽，所述连接件的所述输入端与所述连接盖体的所述内圆槽对应连接。

5.如权利要求1所述的流体混合器，其中所述连接盖体具有一外圆壁，而所述三通管体具有一内圆口，所述连接盖体的所述外圆壁与所述三通管体的所述内圆口对应连接。

6.如权利要求1所述的流体混合器，其中所述连接盖体的一部分系位于所述连接件及所述三通管体之间。

7.如权利要求1所述的流体混合器，其中所述连接件与所述三通管体为一体成型。

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