TW201423009A - 深冷處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種深冷處理裝置，其係包含一下蓋、一上蓋、至少一液體蒸發模組及一導流模組。液體蒸發模組及導流模組設置於上蓋內，液體蒸發模組氣化一冷卻液體為一冷卻氣體，冷卻氣體流動於上蓋之一冷卻氣體產生腔體，並透過導流模組導引冷卻氣體至下蓋之一冷卻腔體，以對置放於冷卻腔體內之至少一零件進行深冷處理。而本發明之深冷處理裝置非讓零件浸泡於冷卻液體中，而使先透過液體蒸發模組氣化冷卻液體為冷卻氣體，可防止冷卻液體直接與零件接觸而急速冷卻零件，以避免零件因發生熱衝擊的問題而產生脆化。

Description

深冷處理裝置

    本發明係有關於一種處理裝置，特別是指一種使用冷卻氣體對零件進行深冷處理之深冷處理裝置。

    目前深冷處理大致有三種方式，有乾冰法、機械冷凍法及液態氮法。其中使用液態氮法可使零件之溫度冷卻至零下190度，其他方法無法使零件之溫度冷卻至零下190度。而前使用液態氮法之深冷處理裝置如美國專利第4739622號及美國專利第6332325號，通常使待處理之零件浸泡於液態氮內，零件容易產生熱震，易使處理物件龜裂與脫皮。
    為解決上述問題，中華民國專利539837號提供一種深冷處理裝置，此專利之深冷處理裝置非將零件浸泡於液態氮中進行深冷處理，仍是供應液態氮至一冷卻腔體內，並透過加熱器瞬間加熱液態氮，使液態氮氣化為低溫氮氣，透過風扇將低溫氮氣導引至冷卻腔體內，但有可能發生液態氮無法完全氣化為低溫氮氣，使液態氮滴至位於冷卻腔體內之零件，進而產生上述之問題。
    有鑑於上述問題，本發明提供一種深冷處理裝置，其透過液體蒸發模組容置冷卻液體，並使冷卻液體氣化為冷卻氣體，以對零件作深冷處理，如此冷卻液體不會因氣化不完全而滴至零件，而發生習知深冷處理裝置之問題。

    本發明之目的，在於提供一種深冷處理裝置，其具有至少一液體蒸發模組及一導流模組，並透過液體蒸發模組氣化一冷卻液體為一冷卻氣體，再透過導流模組使冷卻氣體導入一冷卻腔體，以對至少一零件進行深冷處理，如此防止冷卻液體與零件直接接觸，避免冷卻零件之速度過快，進而避免零件因發生熱衝擊問題而產生脆化。
    本發明係提供一種深冷處理裝置，其包含：一下蓋，其具有一冷卻腔體，該冷卻腔體供至少一零件設置；一上蓋，其設置於該下蓋，並具有一冷卻氣體產生腔體；至少一液體蒸發模組，其設置於該上蓋，並位於該冷卻氣體產生腔體，該液體蒸發模組容置一冷卻液體，並氣化該冷卻液體為一冷卻氣體，該冷卻氣體流動至該冷卻氣體產生腔體；以及一導流模組，其設置於該上蓋，並位於該冷卻氣體產生腔體及該冷卻腔體之間，該導流模組抽取該冷卻氣體產生腔體內之該冷卻氣體至該冷卻腔體，以冷卻位於該冷卻腔體內之該零件。

    茲為使對本發明之結構特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以各項之實施例及配合詳細之說明，說明如後：
    習知深冷處理裝置通常係將欲進行深冷處理之零件浸泡於冷卻液體，冷卻液體會使零件急速冷卻，導致零件發生熱衝擊的問題而使零件產生脆化，此現象於進行微小零件深冷處理時更為嚴重。為了克服上述問題，本實施例之深冷處理裝置係先將冷卻液體氣化為冷卻氣體，再使用冷卻氣體對零件進行深冷處理，有效減緩零件冷卻之速度，避免零件發生熱衝擊的問題而使零件產生脆化。
    請參閱第一圖，係本發明之第一實施例之深冷處理裝置的剖面圖；如圖所示，本實施例提供一種深冷處理裝置1，本實施例之深冷處理裝置1用於對微小零件進行深冷處理，而且其體積微型化，不佔用空間，可置於桌面上使用。深冷處理裝置1具有一下蓋10、一上蓋12、二液體蒸發模組14及一導流模組16，下蓋10具有一開口100、一側壁101及一底面102，底面102與開口100相對應，並與側壁101形成一冷卻腔體103，冷卻腔體103供至少一零件設置。另外，上蓋12具有一開口120、一側壁121及一圓弧頂面122，圓弧頂面122對應開口120，側壁121與圓弧頂面122形成一冷卻氣體產生腔體123。二液體蒸發模組14設置於上蓋12之側壁121，分別位於冷卻氣體產生腔體123之兩側，需要說明的是，液體蒸發模組14設置的位置不以上蓋12為限，亦可設置於下蓋10鄰近其開口100之側壁101，且液體蒸發模組14的數量並不以二個為限。導流模組16設置於上蓋12之開口120，並對應上蓋12之冷卻氣體產生腔體123，相同地，導流模組16亦可設置於下蓋10鄰近其開口100處，也表示導流模組16設置冷卻氣體產生腔體123與冷卻腔體103之間即可。
    請一併參閱第二圖，係本發明之第一實施例之深冷處理裝置的使用狀態圖；如圖所示，本實施例之深冷處理裝置1於使用時，零件2先置放於下蓋10之冷卻腔體103內。然後上蓋12組設於下蓋10，使冷卻腔體103為密封狀態。位於上蓋12之二液體蒸發模組14分別容置一冷卻液體3(如:液態氮)，每一液體蒸發模組14對冷卻液體3加熱，使冷卻液體3氣化為一冷卻氣體4(如：低溫氮氣)，冷卻氣體4先往圓弧頂面122流動，並沿著圓弧頂面122之圓弧面流動，最後集中至圓弧頂面122之中心區域，即位於冷卻氣體產生腔體123之上方，如此有效防止冷卻氣體4聚集於上蓋12之角落；同時地，導流模組16位於冷卻氣體產生腔體123與冷卻腔體103之間，並抽取聚集於冷卻氣體產生腔體123上方之冷卻氣體4，使聚集於冷卻氣體產生腔體123上方之冷卻氣體往上蓋12之開口120流動，最後導流模組16吸入冷卻氣體產生腔體123之冷卻氣體4排入下蓋10之冷卻腔體103。然導流模組16擾動冷卻腔體103內之冷卻氣體4，使冷卻氣體4可均勻分布於冷卻腔體103內，控制冷卻腔體103內之溫度均勻分布，以均勻地對冷卻腔體123內之零件2進行深冷處理，即使零件2之溫度降低至零下190度，進而提升對零件2之冷卻效果。
    然本實施例之深冷處理裝置1並非直接使零件2浸泡於冷卻液體3內，而透過液體蒸發模組14將冷卻液體3氣化成冷卻氣體4，然後透過冷卻氣體4對零件2進行深冷處理，而且冷卻液體3於液體蒸發模組14內先氣化成冷卻氣體4，使冷卻液體3不會與零件2接觸，如此有效防止零件2之冷卻速度過快，而發生熱衝擊的問題而使零件2產生脆化。
    下述對深冷處理裝置1之各元件作細部說明。請參閱第三圖及第四圖，係本發明之第一實施例之下蓋及上蓋的剖面圖；如圖所示，下蓋10及上蓋12分別包含一殼體104、124及一隔熱層105、125。隔熱層105、125設置於殼體104、124內，隔熱層105、125可防止深冷處理裝置1外部之溫度傳導至冷卻腔體103及冷卻氣體產生腔體123，而影響冷卻腔體103及冷卻氣體產生腔體123內之溫度，因此本實施例之下蓋10及上蓋12具有良好的保溫效果，有效維持冷卻腔體103及冷卻氣體產生腔體123之溫度，避免降低對零件2之冷卻效果。
    下蓋10之冷卻腔體103內設有一承載模組106，承載模組106係用以承載零件。本實施例之承載模組106包含一承載架1061及一載具1062，承載架1061卡設於下蓋10之側壁101，載具1062用以承載零件，並置放於承載架1061，使零件位於冷卻腔體103內。其中可省略載具1062之設置，直接將零件設置於承載架1061，也可達到使零件設置於冷卻腔體103內， 於此不再贅述。而承載模組106之承載架1061及載具1062更分別具有複數第一流通孔10611及複數第二流通孔10621，該些第一流通孔10611及第二流通孔10621係讓冷卻腔體103之冷卻氣體流動至下蓋10之底面102，以避免冷卻氣體累積於承載架1061上，導致冷卻腔體103內之溫度分布不均勻。
    此外，更可使下蓋10之底面102與上蓋12之圓弧頂面122一樣呈圓弧狀，當冷卻氣體4從該些第一流通孔10611及該些第二流通孔10621通過並流動至下蓋10之底面102時，冷卻氣體4沿著呈圓弧狀之底面102流動(如第二圖所示)，呈圓弧狀之底面102導引冷卻氣體4回流至冷卻腔體103上側，如此使冷卻氣體4不斷地於冷卻腔體103內循環流動，有效加速地使零件到達冷卻溫度，並減少冷卻液體之使用，有效降低成本。
    再一併參閱第五圖，係本發明之第四圖之A區域的放大圖；如圖所示，設置於上蓋12內之液體蒸發模組14具有一液體容置槽141及一加熱元件142，加熱元件142埋設於液體容置槽141之底部。冷卻液體容置於液體容置槽141內，加熱元件142對容置於液體容置槽141內之冷卻液體加熱，讓冷卻液體氣化成為冷卻氣體。而本實施例之加熱元件142連接一控制器5，控制器5可控制加熱元件142之加熱溫度，進而控制冷卻液體之氣化速率及液體蒸發模組14所產生之冷卻氣體的溫度。
    然後，上蓋12具有二液體供應管路126，二液體供應管路126係從上蓋12之外側穿過上蓋12之側壁121並延伸至上蓋12之冷卻氣體產生腔體123內。每一液體供應管路126具有一液體供應口1261，液體供應口1261對應液體蒸發模組14之液體容置槽141，如此液體供應管路126連接位於深冷處理裝置1外部之一液體供應裝置6(如第四圖所示)，液體供應裝置6供應冷卻液體至液體供應管路126，冷卻液體從液體供應管路126之液體供應口1261流入液體容置槽141。
    然每一液體供應管路126更具有一液體控制閥1262，液體控制閥1262位於深冷處理裝置1之外部，並連接控制器5。控制器5控制液體控制閥1262之開啟或關閉，進而控制液體供應管路126供應冷卻液體之流量。
    復參閱第四圖，本實施例之導流模組16設置於上蓋12之開口120，其包含一致動器161及一風扇162。致動器161設置於上蓋12之外側，其具有一驅動軸1611，驅動軸1611係從上蓋12之外側往上蓋12之開口120的中心延伸。風扇162設置於上蓋12之開口120，其具有一轉軸1621，致動器161之驅動軸1611連接於風扇162之轉軸1621。然致動器161連接控制器5，控制器5控制致動器161，致動器161之驅動軸1611驅動風扇162之轉軸1621轉動，進而使風扇162轉動。需要說明的是，致動器161也可設置於下蓋10之外側，而驅動軸1611從下蓋10之外側穿入，於此不再贅述。
    本實施例之致動器161之驅動軸1611未從深冷處理裝置1之外部貫穿上蓋12之圓弧頂面122至冷卻氣體產生腔體123內，而是沿著上蓋12之開口120延伸。也因驅動軸1611未從深冷處理裝置1之外部貫穿上蓋12之圓弧頂面122至冷卻氣體產生腔體123內，驅動軸1611與上蓋12摩擦所產生之熱不容易傳導至冷卻氣體產生腔體123內，而影響產生於冷卻氣體產生腔體123內之冷卻氣體的溫度；同樣地，也防止液體蒸發模組14所產生之冷卻氣體流動至圓弧頂面122時，冷卻氣體從驅動軸1621貫穿圓弧頂面122之位置流失。
    然，風扇162具有一進氣端1622及一出氣端1623，進氣端1622對應上蓋12之冷卻氣體產生腔體123，出氣端1623對應下蓋10之冷卻腔體103。當風扇162轉動時，進氣端1622抽取冷卻氣體產生腔體123內之冷卻氣體，同時也導引冷卻氣體產生腔體123內之冷卻氣體往下流動。然，風扇162之出氣端1623供應冷卻氣體至冷卻腔體103，以對位於冷卻腔體103之零件進行深冷處理。同時，風扇162轉動時，擾動進入冷卻腔體103之冷卻氣體，使冷卻氣體均勻分布於冷卻腔體103內，使冷卻腔體103各處之溫度一致，進而使零件均勻冷卻。
    本實施例之導流模組16更包含一導流結構163，導流結構163設置於風扇162之出氣端1623，以導引從風扇162之出氣端1623流出之冷卻氣體的流動方向。導流結構163具有複數導流板1631，調整該些導流板1631之傾斜角度，而該些導流板1631可同步調整，即使該些導流板1631之傾斜角度一致，該些導流板1631也可分開調整，即使每一導流板1631之傾斜角度不一致。不論該些導流板1631如何調整，該些導流板1631之傾斜角度係依據冷卻氣體分佈之需而調整，以導引冷卻氣體至冷卻腔體103，對零件進行深冷處理。
    復參閱第一圖及第三圖，下蓋10內更設有一加熱模組18，加熱模組18位於承載模組106下方，使本實施例之深冷處理裝置1可同時進行深冷處理與回溫處理。請一併參閱第六圖，係本發明之第一實施例之深冷處理裝置的另一使用狀態圖；如圖所示，待停止對零件2作深冷處理之後，透過加熱模組18及導流模組16提供一熱氣流7，熱氣流7流動至冷卻腔體103，以提升位於冷卻腔體103之零件2的溫度。詳言之，下蓋10之底面102為圓弧面，當導流模組16的風扇162轉動而使空氣通過加熱模組18產生熱氣流7時，向下流動之熱氣流7沿為圓弧面之底面102向上流動，熱氣流7穿過承載模組106之該些第一流通孔10611及該些第二流通孔10621回流至冷卻腔體103，以提升位於冷卻腔體103之零件2的溫度。
    又因加熱模組18位於承載模組106之下方，與零件2之距離較短，使熱氣流7可於短時間內流動至零件2並對零件2進行回溫處理，有效提升回溫效率。同時，對應冷卻腔體103之導流模組16的風扇162轉動時，以擾動回流至冷卻腔體103之熱氣流7，使熱氣流7均勻分布於冷卻腔體103內，進而使零件2可均勻回溫。
    請參閱第七圖，係本發明之第二實施例之深冷處理裝置的剖面圖；如圖所示，本實施例之深冷處理裝置1更設有至少一液面偵測器11及複數溫度感測器13，液面偵測器11設置於上蓋12，並對應液體蒸發模組14之液體容置槽141，且連接控制器5，而液面偵測器11用以偵測容置於液體容置槽141內之冷卻液體的液面高度。當冷卻液體之液面高度超過一預設值時，控制器5控制設置於液體供應管路126之液體控制閥1262關閉液體供應管路126，以停止供應冷卻液體至液體蒸發模組14之液體容置槽141內，如此有效防止冷卻液體從液體容置槽141溢出，並滴入冷卻腔體103內，且與位於冷卻腔體103內之零件2接觸。
    然，該些溫度感測器13分別設置於下蓋10之冷卻腔體103及上蓋12之冷卻氣體產生腔體123，並連接控制器5。當深冷處理裝置1進行深冷處理時，該些溫度感測器13感測冷卻腔體103及冷卻氣體產生腔體123內冷卻氣體之溫度，控制器5依據該些溫度感測器13所感測之溫度判斷是否讓液體蒸發模組14持續產生冷卻氣體；或者是否控制液體蒸發模組14之加熱元件的加熱溫度，以降低或升高液體蒸發模組14所產生之冷卻氣體的溫度。
    待深冷處理裝置1停止進行深冷處理，而進行回溫處理時，位於冷卻腔體103之溫度感測器13感測冷卻腔體103之溫度，控制器5依據溫度感測器13所感測之溫度，判斷是否持續開啟加熱模組18進行回溫處理。
    綜上所述，本發明係有關於一種深冷處理裝置，其設有至少一液體蒸發模組，透過液體蒸發模組將冷卻液體氣化成冷卻氣體，並透過導流模組導引至冷卻腔體，如此冷卻液體不會與進行深冷處理之零件直接接觸，避免零件急速冷卻而使零件發生熱衝擊的問題，進而避免零件產生脆化。
    惟以上所述者，僅為本發明之各項實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1．．．深冷處理裝置

10．．．下蓋

100．．．開口

101．．．側壁

102．．．底面

103．．．冷卻腔體

104．．．殼體

105．．．隔熱層

106．．．承載模組

1061．．．承載架

10611．．．第一流通孔

1062．．．載具

10621．．．第二流通孔

11．．．液面偵測器

12．．．上蓋

120．．．開口

121．．．側壁

122．．．圓弧頂面

123．．．冷卻氣體產生腔體

124．．．殼體

125．．．隔熱層

126．．．液體供應管路

1261．．．液體供應口

1262．．．液體控制閥

13．．．溫度感測器

14．．．液體蒸發模組

141．．．液體容置槽

142．．．加熱元件

16．．．導流模組

161．．．致動器

1611．．．驅動軸

162．．．風扇

1621．．．轉軸

1622．．．進氣端

1623．．．出氣端

163．．．導流結構

1631．．．導流板

18．．．加熱模組

2．．．零件

3．．．冷卻液體

4．．．冷卻氣體

5．．．控制器

6．．．液體供應裝置

7．．．熱氣流

第一圖為本發明之第一實施例之深冷處理裝置的剖面圖；
第二圖為本發明之第一實施例之深冷處理裝置的使用狀態圖；
第三圖為本發明之第一實施例之下蓋的剖面圖；
第四圖為本發明之第一實施例之上蓋的剖面圖；
第五圖為本發明之第四圖之A區域的放大圖；
第六圖為本發明之第一實施例之深冷處理裝置的另一使用狀態圖；以及
第七圖為本發明之第二實施例之深冷處理裝置的剖面圖。

1．．．深冷處理裝置

10．．．下蓋

100．．．開口

101．．．側壁

102．．．底面

103．．．冷卻腔體

12．．．上蓋

120．．．開口

121．．．側壁

122．．．圓弧頂面

123．．．冷卻氣體產生腔體

14．．．液體蒸發模組

16．．．導流模組

18．．．加熱模組

Claims (11)

1. 一種深冷處理裝置，其包含：
   一下蓋，具有一冷卻腔體，該冷卻腔體供至少一零件設置；
   一上蓋，設置於該下蓋，並具有一冷卻氣體產生腔體；
   至少一液體蒸發模組，設置於該上蓋或該下蓋，該液體蒸發模組供容置一冷卻液體，並氣化該冷卻液體為一冷卻氣體，該冷卻氣體流動至該冷卻氣體產生腔體；以及
   一導流模組，設置於該冷卻氣體產生腔體及該冷卻腔體之間，該導流模組抽取該冷卻氣體產生腔體內之該冷卻氣體至該冷卻腔體，以冷卻位於該冷卻腔體內之該零件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之深冷處理裝置，其中該上蓋及該下蓋分別具有一頂面及一底面，該頂面與該底面係呈圓弧狀，該液體蒸發模組所產生之該冷卻氣體沿著該頂面流動至該冷卻氣體產生腔體，該導流模組抽取該冷卻氣體產生腔體內之該冷卻氣體至該冷卻腔體，該冷卻氣體流動至該底面，並沿著該底面回流至該冷卻腔體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之深冷處理裝置，其中該液體蒸發模組包含：
   一液體容置槽，容置該冷卻液體；以及
   一加熱元件，設置於該液體容置槽之底部，該加熱元件加熱容置於該容置槽內之該冷卻液體，該冷卻液體氣化為該冷卻氣體。
4. 如申請專利範圍第3項所述之深冷處理裝置，更包含：
   至少一液體供應管路，穿設該上蓋或該下蓋，並對應該液體容置槽，該液體供應管路供應該冷卻液體至該液體容置槽。
5. 如申請專利範圍第3項所述之深冷處理裝置，更包含：
   至少一液面偵測器，對應該液體容置槽設置，以偵測該液體容置槽內之該冷卻液體的液面高度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之深冷處理裝置，其中該導流模組係包含：
   一致動器，設置於該上蓋或該下蓋之外側，並具有一驅動軸，該驅動軸從該上蓋或該下蓋之外側穿入；以及
   一風扇，具有一轉軸、一進氣端及一出氣端，該轉軸連接於該驅動軸，該風扇之進氣端對應該冷卻氣體產生腔體，該出氣端對應該冷卻腔體，該致動器之該驅動軸驅動該風扇之該轉軸轉動，該風扇之該進氣端抽取該冷卻氣體產生腔體之該冷卻氣體，該風扇之該出氣端導引該冷卻氣體至該該冷卻腔體，以冷卻該零件。
7. 如申請專利範圍第6項所述之深冷處理裝置，其中該導流模組更包含：
   一導流結構，設置於該風扇之該出氣端，並具有複數導流板，該些導流板係分別具有一傾斜角度，以導引該冷卻氣體之流動方向。
8. 如申請專利範圍第1項所述之深冷處理裝置，更包含：
   一承載模組，設置於該下蓋，並位於該冷卻腔體內，且承載該零件。
9. 如申請專利範圍第8項所述之深冷處理裝置，其中該承載模組係包含：
   一支撐架，設置於該下蓋，並具有複數第一流通孔；以及
   一載具，設置於該支撐架，並位於該冷卻腔體，且承載該零件，該載具包含複數第二流通孔，該冷卻氣體流通於該些第一流通孔及該些第二流通孔。
10. 如申請專利範圍第8項所述之深冷處理裝置，更包含：
    一加熱模組，設置於該下蓋，並位於該承載模組之下方，該加熱模組產生一熱氣流，該熱氣流流動至該冷卻腔體，以回復該零件之溫度。
11. 如申請專利範圍第10項所述之深冷處理裝置，更包含：
    一第一溫度感測元件，設置於該上蓋，並位於該冷卻氣體產生腔體，該第一溫度感測元件感測該冷卻氣體產生腔體之溫度；以及
    一第二溫度感測元件，設置於該下蓋，並位於該冷卻腔體，該第二溫度感測元件感測該冷卻腔體之溫度。