用于直接電加熱的流通化學(xué)反應(yīng)器的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)可具有導(dǎo)電性組件。所述導(dǎo)電性組件能夠保持化學(xué)混合物。所述導(dǎo)電性組件直接與電源連接并在電源開(kāi)啟時(shí)被加熱。當(dāng)化學(xué)混合物處于導(dǎo)電性組件內(nèi)部且電源開(kāi)啟時(shí)，所述化學(xué)混合物被加熱，從而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
【專利說(shuō)明】
用于直接電加熱的流通化學(xué)反應(yīng)器的方法和裝置[0001 ]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考[0002]本申請(qǐng)要求于2014年2月25日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.14/189,649和2014年2月14 日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/956，189的優(yōu)先權(quán)，其均為本申請(qǐng)的受讓人所有，通過(guò)引 用其原文納入本文。發(fā)明領(lǐng)域[0003]本發(fā)明一般涉及用于化學(xué)氣相沉積(CVD)和濕式晶片加工應(yīng)用的裝置、系統(tǒng)和方 法。特別地，本發(fā)明涉及將傳導(dǎo)性組件與電源直接連接來(lái)加熱傳導(dǎo)性組件，以使置入傳導(dǎo)性 組件中的一種或多種化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0004]在制造半導(dǎo)體裝置時(shí)，使用多種化學(xué)品?；瘜W(xué)物質(zhì)可用于蝕刻晶片、清潔腔室以及在半導(dǎo)體裝置制造過(guò)程中發(fā)生的大量其他操作。
[0005]在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中使用的許多化學(xué)物質(zhì)需要加熱。一個(gè)示例是過(guò)量臭氧氣體。臭氧可用于產(chǎn)生臭氧化去離子水，所述臭氧化去離子水可用于晶片表面清潔、鈍化、 天然氧化物去除和/或光致抗蝕劑的去除。將臭氧氣體釋放于環(huán)境中可能是有害的，因此需要分解過(guò)量的臭氧氣體。使用熱可將臭氧氣體分解為氧。通過(guò)將臭氧暴露于250°C以上的溫度，臭氧氣體可被分解。通過(guò)分解臭氧氣體，可避免有害化學(xué)物質(zhì)向環(huán)境中的釋放。
[0006]在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中可能需要加熱的其他化學(xué)物質(zhì)是氟化合物，例如CxFy、 NF3、CHF3和SF6。其他氣體可能也需要加熱。
[0007]現(xiàn)有的用于在半導(dǎo)體制造過(guò)程中加熱化學(xué)物質(zhì)的方法和裝置包括使用加熱元件對(duì)化學(xué)反應(yīng)器加熱。例如，圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于分解臭氧的示例性系統(tǒng)100的示意圖。 系統(tǒng)100包括入口 110,出口 115,管120,加熱元件130,冷卻元件140和控制單元150。在操作中，控制單元150將加熱元件130加熱至所需的溫度。藉此，通過(guò)化學(xué)品入口 110被導(dǎo)入管120 的化學(xué)物質(zhì)(例如臭氧)被元件130加熱。一旦被加熱，化學(xué)物質(zhì)流過(guò)冷卻元件140，所述化學(xué)物質(zhì)在通過(guò)出口 115排出系統(tǒng)前被所述冷卻元件140冷卻。
[0008]系統(tǒng)100的一個(gè)問(wèn)題在于，管120可能需要被焊接或以其他方式處理(例如彎曲)， 導(dǎo)致熱分散在化學(xué)物質(zhì)中不均勻。另外，管120的一些部分可能存在不期望的凝結(jié)聚集和死角，進(jìn)一步導(dǎo)致熱分散不均勻。
[0009]現(xiàn)有方法的加熱時(shí)間也可能比所需時(shí)間更長(zhǎng)，原因在于，例如，由于加熱元件的存在而導(dǎo)致的額外的耐熱性。由于例如加熱元件的尺寸、成本和/或重量，現(xiàn)有方法和裝置可能是非常昂貴、大型和/或重型的。
[0010]另一個(gè)問(wèn)題在于，現(xiàn)有的熱反應(yīng)器通常不具有良好的化學(xué)耐受性和/或無(wú)法針對(duì)廣范圍的化學(xué)物質(zhì)運(yùn)行，原因在于，例如，加熱元件無(wú)法耐受具有高腐蝕性的化學(xué)品。不良的化學(xué)耐受性可導(dǎo)致反應(yīng)器的過(guò)早腐蝕。
[0011]現(xiàn)有方法中的另一個(gè)問(wèn)題在于，臭氧分解中從臭氧氣體變?yōu)檠醯某粞蹀D(zhuǎn)化率可能低于95%。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明包括對(duì)置入受熱導(dǎo)電性組件(例如導(dǎo)電性化學(xué)反應(yīng)器)的化學(xué)混合物進(jìn)行加熱。通過(guò)將化學(xué)反應(yīng)器與電源直接電連接來(lái)對(duì)所述化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)行加熱。當(dāng)電源開(kāi)啟時(shí)， 化學(xué)反應(yīng)器作為加熱元件對(duì)置入反應(yīng)器的化學(xué)混合物起作用。
[0013]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，化學(xué)物質(zhì)的加熱、反應(yīng)和儲(chǔ)存能在同一結(jié)構(gòu)組件(例如導(dǎo)電性組件)中實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)化學(xué)反應(yīng)器加熱來(lái)加熱化學(xué)混合物能夠免去單獨(dú)的加熱元件。因此，本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于降低的尺寸和/或成本。
[0014]本發(fā)明的其他優(yōu)勢(shì)包括更均勻的熱分布和更短的加熱時(shí)間。這些優(yōu)勢(shì)通過(guò)免去在系統(tǒng)中產(chǎn)生額外阻力的加熱元件而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，所述系統(tǒng)具有得到改善的化學(xué)耐受性和/或能夠針對(duì)廣范圍的化學(xué)物質(zhì)運(yùn)行，因?yàn)閮H將化學(xué)反應(yīng)器暴露于化學(xué)物質(zhì)，而不是將獨(dú)立的加熱元件暴露于化學(xué)物質(zhì)。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，對(duì)于分解臭氧的應(yīng)用，從臭氧氣體變?yōu)檠醯某粞蹀D(zhuǎn)換率能高于95%，原因在于熱分布更均勻且加熱時(shí)間更短。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于凝結(jié)聚集被最少化，原因是化學(xué)反應(yīng)器基本被完全均勻加熱且通過(guò)一種反應(yīng)器的單管設(shè)計(jì)消除了死角體積。
[0015]在一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的方法。所述方法包括將導(dǎo)電性組件和電源直接連接，所述導(dǎo)電性組件具有內(nèi)部區(qū)域，所述內(nèi)部區(qū)域以基本抗化學(xué)腐蝕的方式配置并能在其中保持化學(xué)混合物。所述方法還涉及將化學(xué)混合物供于所述導(dǎo)電性組件的內(nèi)部區(qū)域。所述方法還涉及通過(guò)調(diào)控施加于導(dǎo)電性組件的電功率來(lái)將所述導(dǎo)電性組件加熱至預(yù)定的溫度，以使化學(xué)混合物中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
[0016]在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)反應(yīng)是臭氧分解。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括將所述導(dǎo)電性組件加熱至高于200攝氏度的預(yù)定溫度。在一些實(shí)施方式中，根據(jù)化學(xué)混合物、導(dǎo)電性組件的類型或其任意組合來(lái)選擇預(yù)定溫度。
[0017]在一些實(shí)施方式中，所述方法包括對(duì)導(dǎo)電性組件的一部分進(jìn)行冷卻，以在將化學(xué)混合物排出導(dǎo)電性組件時(shí)冷卻化學(xué)混合物。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件是金屬管。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件是導(dǎo)電且導(dǎo)熱的單一結(jié)構(gòu)。
[0018]在另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括金屬管，所述金屬管基本抗化學(xué)腐蝕并能在其內(nèi)部保持化學(xué)混合物，所述金屬管具有第一段和第二段。所述系統(tǒng)還包括直接與所述金屬管電連接的電源，配置所述電源以加熱金屬管的第一段。所述系統(tǒng)還包括與所述電源電連接的控制器，所述控制器控制施加于金屬管的功率，從而當(dāng)化學(xué)混合物流入金屬管時(shí)，化學(xué)混合物被加熱以在化學(xué)混合物中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
[0019]在一些實(shí)施方式中，通過(guò)使一條或多條電線沿著金屬管的第一段連接至金屬管的方式將電源和金屬管連接。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)直接將電力感應(yīng)至金屬管內(nèi)來(lái)連接所述電源和所述金屬管。在一些實(shí)施方式中，配置金屬管以形成完整的次級(jí)繞組變壓器。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)渦流來(lái)實(shí)施直接感應(yīng)。
[0020]在一些實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)包括沿著金屬管的第二段與金屬管連接的冷卻部。
[0021]在一些實(shí)施方式中，金屬管的第二段與形狀為螺旋狀且其中有冷卻劑流動(dòng)的金屬管相對(duì)設(shè)置，從而金屬管的第二段被冷卻。
[0022]在一些實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)包括:與金屬管的第二段連接的金屬管的第一段的被加熱段與金屬管的第一部分的入口流體連通，從而來(lái)自金屬管的第一段的被加熱段的熱對(duì)進(jìn)入金屬管的第一部分的化學(xué)混合物進(jìn)行加熱。
[0023]在一些實(shí)施方式中，所述金屬管的長(zhǎng)度不超過(guò)15米。在一些實(shí)施方式中，所述金屬管的第一段或所述金屬管的第二段具有螺旋形狀，或兩者均具有螺旋形狀。在一些實(shí)施方式中，所述電源是變壓器。在一些實(shí)施方式中，所述變壓器的次級(jí)側(cè)的線圈匝數(shù)為10。
[0024]在一些實(shí)施方式中，所述電源是直流電源。在一些實(shí)施方式中，所述電源是開(kāi)關(guān)電源。在一些實(shí)施方式中，所述電源是受控電源?！靖綀D說(shuō)明】[〇〇25]本發(fā)明上述優(yōu)勢(shì)和其他優(yōu)勢(shì)可通過(guò)參考下述說(shuō)明結(jié)合附圖來(lái)更好地理解。所述圖不一定按比例繪制，而強(qiáng)調(diào)一般著重于說(shuō)明本發(fā)明的原理。
[0026]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于分解臭氧的示例性系統(tǒng)的示意圖。
[0027]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施方式的用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)的示意圖。
[0028]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施方式的用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)的示意圖。
[0029]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施方式的用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的方法的流程圖。 [〇〇3〇]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施方式的用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)的示意圖。
[0031]發(fā)明詳述
[0032]本發(fā)明一般包括將導(dǎo)電性組件(例如金屬管)與電源直接連接。所述導(dǎo)電性組件能夠?qū)⒒瘜W(xué)混合物保持在其內(nèi)部。所述電源向所述導(dǎo)電性組件施加功率。所述導(dǎo)電性組件通過(guò)施加的功率被加熱。所述導(dǎo)電性組件具有內(nèi)部區(qū)域，化學(xué)混合物能夠在所述內(nèi)部區(qū)域中流通。
[0033]當(dāng)化學(xué)混合物被置入導(dǎo)電性組件的內(nèi)部區(qū)域并施加功率時(shí)，在導(dǎo)電性組件中產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)移至化學(xué)混合物，導(dǎo)致化學(xué)混合物被加熱。導(dǎo)電性組件的一部分能夠被冷卻。導(dǎo)電性組件的被冷卻的部分能夠?qū)⒘鬟^(guò)導(dǎo)電性組件的化學(xué)混合物冷卻。在一個(gè)實(shí)施方式中，在化學(xué)混合物被加熱過(guò)后，所述化學(xué)混合物能夠被冷卻。
[0034]導(dǎo)電性組件可以是金屬管。所述金屬管能夠被細(xì)分為第一部分和第二部分。所述第一部分與電源直接連接。當(dāng)電源開(kāi)啟時(shí)，其直接加熱所述金屬管的第一部分。所述金屬管的第二部分被冷卻劑冷卻。所述金屬管由基本抗化學(xué)腐蝕的材料(例如合金625)構(gòu)成。
[0035]在一些實(shí)施方式中，夾具直接與金屬管電連接。夾具與金屬管之間的接觸表面的位置和尺寸可設(shè)置，使得過(guò)渡電阻被最小化。夾具可被冷卻，從而如果金屬管被完全加熱， 夾具能在其特定的溫度范圍內(nèi)操作。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)液體冷卻(例如水、油)、空氣冷卻(對(duì)流冷卻)或其任意組合將夾具冷卻。
[0036]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施方式的用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)200的示意圖。系統(tǒng)200包括控制器210，電源220，導(dǎo)電性組件230，一個(gè)或多個(gè)電連接器240a和240b(統(tǒng)稱為240)，溫度傳感器270，導(dǎo)電性組件的流體入口 250和導(dǎo)電性組件的流體出口 260。
[0037]控制器210與電源220和溫度傳感器270連接。在一些實(shí)施方式中，所述控制器210 是恒溫器。在一些實(shí)施方式中，根據(jù)溫度傳感器270的測(cè)量值，控制器210將電源220控制在溫度設(shè)定點(diǎn)。溫度傳感器270可以是本領(lǐng)域已知的任意溫度傳感器，其能測(cè)量導(dǎo)電性組件250的溫度。在一些實(shí)施方式中，不存在溫度傳感器270。
[0038] 在一些實(shí)施方式中，電源220包括變壓器。在一些實(shí)施方式中，變壓器次級(jí)側(cè)的線圈匝數(shù)為10。在多種實(shí)施方式中，變壓器是升壓變壓器、降壓變壓器或中性變壓器。在多種實(shí)施方式中，電源是直流電源或開(kāi)關(guān)電源。[〇〇39] 電源220通過(guò)電連接器240與導(dǎo)電性組件230電連接。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230是管。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230是螺旋狀的。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230長(zhǎng)達(dá)數(shù)米。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230的長(zhǎng)度取決于所需的流體流動(dòng)范圍和所需的出口處的臭氧濃度。
[0040] 在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230的直徑取決于組件的運(yùn)行環(huán)境。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230的直徑不超過(guò)2英寸。[0041 ] 在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230是金屬的。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230 是施加功率時(shí)能被加熱的任意金屬。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230是導(dǎo)熱且導(dǎo)電的 (例如，21°C時(shí)約9.8W/m*°C和約130*10—60hm*cm)。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230在不高于1000°C的溫度下可維持其形狀。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230在HF的存在下基本抗腐蝕。[〇〇42] 在一些實(shí)施方式中，電連接器240的長(zhǎng)度為數(shù)厘米。在一些實(shí)施方式中，電連接器 240的長(zhǎng)度為數(shù)米。在一些實(shí)施方式中，電連接器240的電阻低于導(dǎo)電性組件230的電阻。在一些實(shí)施方式中，電連接器240的電阻取決于電連接器240的長(zhǎng)度、直徑和/或材料。在一些實(shí)施方式中，電連接器240由銅制成。在多種實(shí)施方式中，電連接器240可由導(dǎo)電性高于金屬管的材料(例如鋁、銀、金)構(gòu)成。[〇〇43] 導(dǎo)電性組件250通過(guò)導(dǎo)電性組件250的流體入口與化學(xué)品源(未示出)流體連通。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)品源是臭氧源。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)品源提供化學(xué)混合物。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)品源提供單一化學(xué)品。[〇〇44] 導(dǎo)電性組件250通過(guò)導(dǎo)電性組件260的流體出口與一出口(未示出)流體連通。[〇〇45] 在運(yùn)行過(guò)程中，化學(xué)混合物被輸入導(dǎo)電性組件250。電源220向?qū)щ娦越M件250施加電壓。導(dǎo)電性組件250被加熱，使得化學(xué)混合物被加熱。
[0046]在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件230包括第一部分和第二部分。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施方式的用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)300的示意圖。系統(tǒng)300包括具有第一部分310和第二部分320的導(dǎo)電性組件300,冷卻管325,電源335,溫度傳感器360,控制器345， 兩個(gè)電連接器350a和350b。[〇〇47] 導(dǎo)電性組件300包括第一部分310，第二部分320，入口 330和出口 340。[〇〇48]第一部分310是螺旋形狀的管，其能夠從入口 330接收化學(xué)品。第一部分310通過(guò)兩個(gè)電連接器350a和350b與電源335電連接。第一部分與溫度傳感器360連接。溫度傳感器360 和電源335均與控制器34連接?？刂破?45根據(jù)溫度傳感器360對(duì)電源設(shè)置功率設(shè)置點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，不存在溫度傳感器360。
[0049]第一部分310與第二部分320流體連通。第二部分320是螺旋形狀的管，其能夠接收第一部分310的輸出物。
[0050]第二部分320密封在冷卻管325內(nèi)。冷卻管325能夠在入口 327接收冷卻水，從而冷卻劑在第二部分320的外部周圍流動(dòng)。冷卻水從出口 329排出冷卻管325。第二部分320能夠從出口 340排出化學(xué)混合物。
[0051]在一些實(shí)施方式中，第一部分310被絕緣材料包圍。在一些實(shí)施方式中，絕緣體被鋁包圍。在一些實(shí)施方式中，第一部分310長(zhǎng)度為1米。在一些實(shí)施方式中，第二部分310長(zhǎng)度為1米。[〇〇52]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施方式的用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的方法的流程圖 400。所述方法涉及將導(dǎo)電性組件和電源直接電連接(步驟410)。例如，如圖2所示，導(dǎo)電性組件230與電源220直接連接，從而在電源220和導(dǎo)電性組件230之間無(wú)其他組件。[〇〇53]在一些實(shí)施方式中，電源提供230V的交流電流。在一些實(shí)施方式中，電源提供取決于導(dǎo)電性組件所需的溫度的功率。所述方法還涉及將化學(xué)混合物供于導(dǎo)電性組件的內(nèi)部區(qū)域(步驟420)。例如，如圖2所示，導(dǎo)電性組件250的流體入口能夠接收化學(xué)混合物。在一些實(shí)施方式中，化學(xué)混合物是臭氧、HF或其任意組合。[〇〇54]所述方法還涉及決定導(dǎo)電性組件的預(yù)定溫度(步驟430)。在一些實(shí)施方式中，預(yù)定溫度取決于所需的化學(xué)反應(yīng)。例如，對(duì)于分解臭氧所需的化學(xué)反應(yīng)，預(yù)定溫度約為350°C。在多種實(shí)施方式中，預(yù)定溫度取決于化學(xué)混合物、化學(xué)混合物的體積、導(dǎo)電性組件的材料類型、導(dǎo)電性組件的尺寸、導(dǎo)電性組件的形狀或其任意組合(例如，更短的管需要更高的溫度)。[〇〇55]所述方法還涉及決定導(dǎo)電性組件應(yīng)當(dāng)被加熱的時(shí)長(zhǎng)(步驟440)。所述時(shí)長(zhǎng)可取決于化學(xué)混合物、化學(xué)混合物的體積、導(dǎo)電性組件的材料類型、導(dǎo)電性組件的尺寸、導(dǎo)電性組件的形狀、流速或其任意組合。例如，在低流速情況下，加熱時(shí)間和非加熱時(shí)間的關(guān)系可以是50:50。流速的增加能導(dǎo)致加熱時(shí)間的增加。流速的降低能使加熱時(shí)間減少。[〇〇56]所述方法還涉及在加熱時(shí)長(zhǎng)內(nèi)將導(dǎo)電性組件加熱至預(yù)定溫度(步驟450)。例如，如圖2所示，電源220與導(dǎo)電性組件230直接電連接，兩者間沒(méi)有加熱元件。電源220將電力傳遞至導(dǎo)電性組件230,所述電力足以將導(dǎo)電性組件230加熱至所需溫度。導(dǎo)電性組件230保持化學(xué)混合物，以向化學(xué)混合物提供化學(xué)反應(yīng)器，并向化學(xué)混合物提供熱。不需要在電源和化學(xué)反應(yīng)器之間設(shè)置單獨(dú)的加熱元件來(lái)加熱化學(xué)混合物。[〇〇57]在一些實(shí)施方式中，所述方法還涉及將導(dǎo)電性組件的一部分冷卻(步驟460)，從而化學(xué)混合物被冷卻?；瘜W(xué)混合物能被冷卻至所需的溫度?；瘜W(xué)混合物的所需的溫度可取決于化學(xué)混合物、化學(xué)混合物的體積、導(dǎo)電性組件的材料類型、導(dǎo)電性組件的尺寸、導(dǎo)電性組件的形狀或其任意組合。在一些實(shí)施方式中，所需溫度的下限取決于能夠避免導(dǎo)電性組件內(nèi)的凝集的化學(xué)混合物的露點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，所需溫度的上限取決于廢氣系統(tǒng)所要排出的廢氣的可接受的溫度水平。[〇〇58]在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電性組件的一部分通過(guò)水冷被冷卻。在多種實(shí)施方式中，通過(guò)空氣冷卻、液體冷卻(例如用油)、熱交換器或其任意組合將導(dǎo)電性組件的一部分冷卻。
[0059]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施方式的用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)500的示意圖。系統(tǒng)500包括溫度控制器591，溫度傳感器590,交流電源510,電連接器550,變壓器芯 540，具有流體入口 561和流體出口 562的導(dǎo)電性組件563，電連接器570。
[0060]電源510與電連接器550和溫度控制器591連接。電連接器550卷繞變壓器芯540,以形成完整的初級(jí)變壓器繞組。導(dǎo)電性組件563卷繞變壓器芯540,以形成完整的次級(jí)變壓器繞組。[0061 ] 溫度控制器591與交流電源510和溫度傳感器590連接。在一些實(shí)施方式中，溫度控制器591是恒溫器。在一些實(shí)施方式中，根據(jù)溫度傳感器590的測(cè)量值，溫度控制器591將交流電源510控制在溫度設(shè)定點(diǎn)。溫度傳感器590可以是本領(lǐng)域已知的任意溫度傳感器，其能測(cè)量導(dǎo)電性組件563的溫度。在一些實(shí)施方式中，不存在溫度傳感器590。[〇〇62] 在運(yùn)行過(guò)程中，化學(xué)混合物被輸入導(dǎo)電性組件563。交流電源510向電連接器550提供平均電壓(例如208伏)，以向變壓器芯540的初級(jí)變壓器繞組提供功率。電連接器550在變壓器芯540內(nèi)產(chǎn)生磁通量580。磁通量580在導(dǎo)電性組件563中感應(yīng)而產(chǎn)生電流(例如50安培)，所述組件563也作為變壓器次級(jí)繞組運(yùn)行。導(dǎo)電性組件563能作為低導(dǎo)電性電路運(yùn)行。 對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，初級(jí)繞組與次級(jí)繞組之比可被調(diào)整以在導(dǎo)電性組件563中感應(yīng)產(chǎn)生所需的電流。[〇〇63]電連接器570使導(dǎo)電性組件563短路。因此，進(jìn)入流體入口 561的未加熱的化學(xué)混合物在導(dǎo)電性組件563中被加熱，并通過(guò)流體出口 562排出導(dǎo)電性組件563。在一些實(shí)施方式中，流體出口 562是未加熱化學(xué)混合物的入口，流體入口 561是加熱后的化學(xué)混合物的出口。
[0064]在一些實(shí)施方式中，交流電源510提供的平均電壓取決于導(dǎo)電性組件563所需的溫度和/或?qū)щ娦?，和變壓器的初?jí)變壓器繞組、電連接器550、次級(jí)變壓器繞組、導(dǎo)電性組件 563之間的轉(zhuǎn)換率。例如，對(duì)臭氧分解而言，導(dǎo)電性組件內(nèi)所需的溫度約為350°C。
[0065]雖然參照【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了具體展示和描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可在不背離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明精神和范圍的情況下對(duì)形式和細(xì)節(jié)作出各種改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的方法，所述方法包括:將導(dǎo)電性組件和電源直接連接，所述導(dǎo)電性組件具有內(nèi)部區(qū)域，所述內(nèi)部區(qū)域以基本 抗化學(xué)腐蝕的方式配置并能在其中保持化學(xué)混合物；將所述化學(xué)混合物供于所述導(dǎo)電性組件的內(nèi)部區(qū)域;和通過(guò)調(diào)控施加于導(dǎo)電性組件的電力來(lái)將所述導(dǎo)電性組件加熱至預(yù)定的溫度，以使化學(xué) 混合物中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述化學(xué)反應(yīng)是臭氧分解。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括將所述導(dǎo)電性組件加熱至高于200 攝氏度的預(yù)定溫度。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，根據(jù)化學(xué)混合物、導(dǎo)電性組件的類型或其任意組合 來(lái)選擇預(yù)定溫度。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括對(duì)導(dǎo)電性組件的一部分進(jìn)行冷卻，以在化學(xué) 混合物排出導(dǎo)電性組件時(shí)將其冷卻。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)電性組件是金屬管。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)電性組件是導(dǎo)電且導(dǎo)熱的單一結(jié)構(gòu)。8.—種用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:金屬管，所述金屬管基本抗化學(xué)腐蝕并能在其內(nèi)部保持化學(xué)混合物，所述金屬管具有 第一段和第二段；直接與所述金屬管電連接的電源，配置所述電源以加熱金屬管的第一段；與所述電源電連接的控制器，所述控制器控制施加于金屬管的功率，從而當(dāng)化學(xué)混合 物流入金屬管時(shí)，化學(xué)混合物被加熱以在化學(xué)混合物中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，通過(guò)使一條或多條電線沿著金屬管的第一段連接至 金屬管的方式將電源和金屬管連接。10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，通過(guò)直接將電力感應(yīng)至金屬管內(nèi)來(lái)連接所述電源 和所述金屬管。11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，配置金屬管以形成完整的次級(jí)繞組變壓器。12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，通過(guò)渦流實(shí)施直接感應(yīng)。13.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，還包括沿著金屬管的第二段與金屬管連接的冷卻 部。14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，金屬管的第二段與形狀為螺旋狀且其中有冷卻劑 流動(dòng)的金屬管相對(duì)設(shè)置，從而金屬管的第二段被冷卻。15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，與金屬管的第二段連接的金屬管的第一段的被加 熱段與金屬管的第一部分的入口流體連通，從而來(lái)自金屬管的第一段的被加熱段的熱對(duì)進(jìn) 入金屬管的第一部分的化學(xué)混合物進(jìn)行加熱。16.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述金屬管的長(zhǎng)度不超過(guò)15米。17.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述金屬管的第一段或所述金屬管的第二段具有 螺旋形狀，或兩者均具有螺旋形狀。18.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述電源是變壓器。19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述變壓器的次級(jí)側(cè)的線圈匝數(shù)為10。20.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述電源是直流電源。21.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述電源是開(kāi)關(guān)電源。22.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述電源是受控電源。23.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，金屬管的溫度受到控制。24.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述溫度控制是閉環(huán)控制。25.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，還包括與變壓器連接的恒溫器，從而所述恒溫器 控制變壓器來(lái)向金屬管提供電力，以將所述金屬管加熱至所需的溫度。26.—種分解臭氧的方法，所述方法包括:將導(dǎo)電性組件與電源直接連接，所述導(dǎo)電性組件具有內(nèi)部區(qū)域，所述內(nèi)部區(qū)域以基本 抗臭氧腐蝕的方式配置并能在其中保持臭氧；將所述臭氧供入所述導(dǎo)電性組件的內(nèi)部區(qū)域;和通過(guò)控制施加于導(dǎo)電性組件的電力來(lái)將所述導(dǎo)電性組件的第一段加熱至預(yù)定的溫度， 以使臭氧被分解。27.—種分解臭氧的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:金屬管，所述金屬管基本抗化學(xué)腐蝕并能在其內(nèi)部保持臭氧，所述金屬管具有第一段 和第二段；直接與所述金屬管連接的電源，配置所述電源以加熱金屬管的第一段；與所述電源電連接的控制器，所述控制器控制施加于金屬管的功率，從而當(dāng)臭氧流入 金屬管時(shí)，臭氧被加熱以使臭氧被分解。
【文檔編號(hào)】B01D53/66GK105992643SQ201580008455
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日
【發(fā)明人】J·塞沃特, C·戈茨查克, J·洛爾, M·布拉查
【申請(qǐng)人】Mks儀器股份有限公司