本实用新型涉及一种气液混合系统，尤其涉及一种可调整溶解于液体中的气体分子浓度的气液混合系统。
背景技术：
在电子元件制作过程中，为了避免污染影响产品的良率，使用去离子水作为超纯水源以调制各种不同的溶液。电子元件制作过程中的部分步骤使用的溶液，是由气液混合系统将特定种类气体溶于去离子水中所调制而成。
目前常用的气液混合系统在根据监控结果调整液体中的气体溶解度时，通过调整通入液体中的气体量以调整液体中的气体溶解度。然而，由于气体溶入液体中的速度较慢，使得液体中的气体溶解度无法被快速地调整至预定范围，造成制作过程控制上的不便，进而影响电子元件的生产效率。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种气液混合系统，用以解决调整液体中的气体溶解度的速度过慢所衍伸出的问题。
本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
本实用新型的气液混合系统，包括一溶解气体膜、一气体溶解腔体、一第一液体管、一第二液体管、一第三液体管、一侦测器以及一液体流量控制阀；溶解气体膜用于使一气体穿过而溶解于一液体中；气体溶解腔体具有一气体入口、一气体出口、一液体入口与一液体出口，溶解气体膜设置于气体溶解腔体中以形成一气体空间与一液体空间，气体入口与气体出口连通于气体空间，液体入口与液体出口连通于液体空间，气体入口用以自一气体源引入一气体；第一液体管连通于液体入口，第一液体管用以自一液体源引入液体；第二液体管连通于液体出口；第三液体管连通第二液体管，第三液体管用以导入液体至第二液体管；侦测器设置于第二液体管，且第三液体管连通该第二液体管的位置位于液体出口与侦测器之间，侦测器用以侦测气体于液体中的一气体分子浓度；液体流量控制阀位于第三液体管，且液体流量控制阀通信连接于侦测器，液体流量控制阀用以根据气体分子浓度控制第三液体管内的一液体流量。
更好地，该第三液体管连通该第一液体管与该第二液体管，该第三液体管用以自该第一液体管导入该液体至该第二液体管。
更好地，包括：一液体排放管，连通于该第二液体管，且该侦测器位于该液体排放管与该第二液体管连通的位置以及该液体出口之间；以及一液体排放控制阀，设置于该液体排放管，该液体排放控制阀用以开启与关闭该液体排放管。
更好地，更包括一气体管，该气体管连通该气体源与该气体入口。
更好地，更包括一气体流量控制器，该气体流量控制器设置于该气体管，且该气体流量控制器用以控制该气体的流量。
更好地，该气体管包括一主气体供给管与一辅助气体管，该主气体供给管连通该气体源与该气体入口，该辅助气体管经由该主气体供给管连通于该气体入口，该气体流量控制器设置于该辅助气体管与该主气体供给管连通处以及该气体入口之间，该辅助气体管用以自一辅助气体源引入一辅助气体。
更好地，该辅助气体为氮气或氩气，该辅助气体源为氮气体源或氩气体源。
更好地，该气体流量控制器通信连接于该侦测器，该气体流量控制器根据该气体分子浓度控制该气体的流量。
更好地，该侦测器侦测溶解有该气体的该液体的一电阻值，以得到该气体于该液体中的该气体分子浓度。
更好地，该气体入口与该液体入口之间的距离大于该气体出口与该液体入口之间的距离。
更好地，其特征在于，更包括一混合器，设置于该第二液体管，且该混合器位于该第三液体管连通该第二液体管的位置与该侦测器之间。
更好地，该第二液体管于该第三液体管连通该第二液体管的位置至该侦测器之间的长度小于等于80厘米。
更好地，其特征在于，该溶解气体膜为纤维膜。
更好地，其特征在于，该液体为去离子水或纯水，该液体源为去离子水源或纯水源。
更好地，该气体为二氧化碳或氨，该气体源为二氧化碳气体源或氨气体源。
本实用新型的气液混合系统根据侦测器测得的气体分子浓度，通过液体流量控制阀控制经第三液体管注入第二液体管中的液体流量，由此快速的调整液体中的气体分子浓度。如此一来，本实用新型的气液混合系统在调整液体中的气体溶解度时，可快速地将气体溶解度调整至预定范围，解决了制作过程控制上的不便以及影响电子元件的生产效率的问题。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的气液混合系统的示意图。
【附图标记说明】
1 气液混合系统
100 溶解气体膜
200 气体溶解腔体
210 气体入口
220 气体出口
230 气体空间
240 液体入口
250 液体出口
260 液体空间
310 第一液体管
320 第二液体管
330 第三液体管
400 侦测器
500 液体流量控制阀
600 液体排放管
610 液体排放控制阀
700 气体管
710 主气体供给管
720 辅助气体管
800 气体流量控制器
900 混合器
G1 第一气体源
G2 第二气体源
AG 辅助气体源
L 液体源
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使本领域普通技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所记载的内容、权利要求保护范围及附图，本领域普通技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本实用新型的观点，但非以任何观点限制本实用新型的保护范围。
以下说明本实用新型一实施例的气液混合系统，请参阅图1。图1为本实用新型一实施例的气液混合系统的示意图。如图1所示，本实施例的气液混合系统1包括一溶解气体膜100、一气体溶解腔体200、一第一液体管310、一第二液体管320、一第三液体管330、一侦测器400、一液体流量控制阀500、一液体排放管600、一气体管700、一气体流量控制器800以及一混合器900。
溶解气体膜100对气体分子具有通透性，但对液体分子不具有通透性。如此一来，气体分子可穿过溶解气体膜100而溶解于液体中，但液体分子无法穿过溶解气体膜100。于本实施例中，溶解气体膜100为纤维膜(例如：高分子纤维组成的多孔性纤维薄膜)，但不以此为限。于本实用新型其他实施例中，溶解气体膜亦可为其他材料所组成的多孔性薄膜。
气体溶解腔体200具有一气体入口210、一气体出口220、一气体空间230、一液体入口240、一液体出口250以及一液体空间260。气体溶解腔体200中的气体空间230与液体空间260被设置于气体溶解腔体200内的溶解气体膜100所隔开。气体入口210与气体出口220连通于气体空间230。于本实施例中，液体空间260具有三分支，由此增加气体与液体之间的接触面积，但不以此为限。于本实用新型其他实施例中，液体空间可不具有分支结构。
气体入口210与液体出口250位于气体溶解腔体200的一端，气体出口220与液体入口240位于气体溶解腔体200的相对另一端。气体溶解腔体200的气体入口210与液体入口240之间的距离大于气体出口220与液体入口240之间的距离。液体由液体入口240进入液体空间260后，随着液体由液体入口240往液体出口250移动，溶入液体中的气体量逐渐上升。靠近液体入口240的液体具有较低的气体溶解量，靠近液体出口250的液体具有较高的气体溶解量。气体由气体入口210进入气体空间230后，气体分子浓度较高的气体先接触并溶入靠近液体出口250处具有较高气体溶解量的液体。接着，气体往气体出口220移动，气体分子接触并溶入靠近液体入口240处具有较低气体溶解量的液体。如此一来，在靠近液体出口250处与在靠近液体入口240处，气体与液体保持大的气体分子浓度差，由此提高气体分子溶入液体中的总量。于气液混合系统1运作的过程中，气体出口220一般呈关闭状态。当气体空间230内的气体压力过高时，气体出口220呈开启状态以调节气体空间230内的气体压力。
第一液体管310连通于液体入口240。第一液体管310用以自一液体源L引入液体至液体空间260中。于本实施例中，液体源L为去离子水源，液体源L提供的液体为不含有离子的去离子水，但不以此为限。于本实用新型其他实施例中，液体源为一般水源，液体源提供的液体为含有离子的一般水。于本实用新型再其他实施例中，液体源为纯水源，液体源提供的液体为纯水，纯水的水分子纯度高于去离子水的水分子纯度，亦即是纯水中的水分子浓度高于去离子水中的水分子浓度。第二液体管320连通于液体出口250。第二液体管320用于输送通过气体溶解腔体200的液体离开气液混合系统1以供后续制作过程使用。第三液体管330连通第一液体管310与第二液体管320。第三液体管330用以将液体自第一液体管310不通过气体溶解腔体200而导入至第二液体管320。于本实施例中，第三液体管330连通第一液体管310与第二液体管320，但不以此为限。于本实用新型其他实施例中，第三液体管连通另一液体源与第二液体管，由此将液体由另一液体源导入第二液体管。
侦测器400设置于第二液体管320。第三液体管330连通第二液体管320的位置位于液体出口250与侦测器400之间。侦测器400用于取得气体于液体中的一气体分子浓度。详细来说，于本实施例中，侦测器400侦测溶解有气体的液体的一电阻值，再根据液体中的气体分子浓度与测得的电阻值之间的比例关系，取得气体于液体中的气体分子浓度。于本实用新型其他实施例中，侦测器侦侧溶解有气体的液体的光学参数，再根据液体中的气体分子浓度与测得的光学参数之间的比例关系，取得气体于液体中的气体分子浓度。
液体流量控制阀500位于第三液体管330，且液体流量控制阀500通信连接于侦测器400。液体流量控制阀500用以根据侦测器400测得的气体分子浓度控制第三液体管330内的液体流量。详细来说，液体流量控制阀500根据侦测器400测得的气体分子浓度决定液体流量控制阀500开启的大小，进而控制第三液体管330内的液体流量。
液体排放管600连通于第二液体管320。侦测器400位于液体排放管600与第二液体管320连通的位置以及液体出口250之间。液体排放控制阀610设置于液体排放管600。液体排放控制阀610用以开启与关闭液体排放管600。于气液混合系统1运作的过程中，液体排放控制阀610一般呈关闭状态。当第二液体管320内的液体压力过高时，液体排放控制阀610呈开启状态以调节第二液体管320内的液体压力。
气体管700连通第一气体源G1、第二气体源G2与气体入口210。气体管700包括一主气体供给管710与一辅助气体管720。主气体供给管710连通第一气体源G1、第二气体源G2与气体入口210。主气体供给管710用以自第一气体源G1与第二气体源G2将气体经由气体入口210引入气体空间230中。辅助气体管720连通于主气体供给管710，且辅助气体管720经由主气体供给管710连通于气体入口210。辅助气体管720用以自一辅助气体源AG将一辅助气体引入气体空间230中。气体与辅助气体以正压力注入主气体供给管710中，注入的压力例如大于每平方厘米0.5公斤。于本实施例中，第一气体源G1为二氧化碳气体源，用以提供二氧化碳做为第一气体，第二气体源G2为氨气体源，用以提供氨做为第二气体，辅助气体源AG为氮气体源，用以提供氮气做为辅助气体，但不以此为限。于本实用新型其他实施例中，仅由一主气体源提供欲溶解于液体中的气体。于本实用新型其他实施例中，辅助气体源为氩气体源、其他钝气气体源或其他惰性气体源，用以提供氩气、其他钝气或其他惰性气体做为辅助气体。于本实用新型再其他实施例中，气液混合系统未设置辅助气体源与辅助气体管。
当停止使用气液混合系统1时，由辅助气体源AG经辅助气体管720将辅助气体注入主气体供给管710中，借助于辅助气体推动并经气体出口220排空残留于主气体供给管710中的气体。此时，液体排放控制阀610被开启，通过气体溶解腔体200的液体经由液体排放管600自气液混合系统1中被排出。当重新启用气液混合系统1时，主气体供给管710与气体空间230中的气体量与气体压力尚未稳定，使得溶解于液体中的气体分子浓度亦不稳定。此时，液体排放控制阀610被开启，气体分子浓度未落在预定范围内的液体经由液体排放管600自气液混合系统1中被排出。
当本实施例的气液混合系统1开启第一气体源G1且关闭第二气体源G2时，气液混合系统1生成溶有二氧化碳的去离子水。溶有二氧化碳的去离子水的电阻值可降至约0.1MΩ.cm，甚至可降至0.05MΩ.cm以下，明显低于未溶有气体的去离子水的电阻值18.2MΩ.cm。因此，本实施例的气液混合系统1生产的溶有二氧化碳的去离子水可应用于消除制造设备、半成品或成品上累积的静电荷。当本实施例的气液混合系统1开启第二气体源G2且关闭第一气体源G1时，气液混合系统1生成溶有氨气的去离子水，亦即是氨水。气液混合系统生产的氨水可应用于电子元件制作过程、半导体制作过程或薄膜晶体管(TFT)制作过程中需使用氨水的制作过程步骤。本实用新型的气液混合系统除了可应用在电子元件制作过程、半导体制作过程或薄膜晶体管(TFT)制作过程中，亦可应用于其他领域中以制备溶解有气体分子的液体。
气体流量控制器800设置于主气体供给管710，且气体流量控制器位于辅助气体管720与主气体供给管710连通处以及气体入口210之间。气体流量控制器800用以控制经由主气体供给管710注入气体入口210的气体的流量。于本实施例中，气体流量控制器800控制气体的最小流量为大于每分钟1毫升(1sccm)。
混合器900设置于第二液体管320，且混合器900位于第三液体管330连通第二液体管320的位置与侦测器400之间。混合器900用于混合通过气体溶解腔体200且溶有气体分子的液体与未通过气体溶解腔体200的液体，由此快速得到均匀溶有气体分子的液体。再者，通过混合器900的协助，通过气体溶解腔体200且溶有气体分子的液体与未通过气体溶解腔体200的液体在较短的流动路径中即可均匀混合，由此可缩短第二液体管320的管长，进而缩减本实施例的气液混合系统1的体积。于本实施例中，气液混合系统1设置有混合器900，混合器900为液体搅拌混合管，第二液体管320在第三液体管330连通第二液体管320的位置至侦测器400之间的长度小于等于80厘米，但不以此为限。于本实用新型其他实施例中，气液混合系统未设置有混合器，通过气体溶解腔体且溶有气体分子的液体与未通过气体溶解腔体的液体在延长的第二液体管中相互扩散而得到均匀溶有气体分子的液体。
本实施例的气液混合系统1更可选择性的依序设置出口阀(图中未示出)、加压泵浦(图中未示出)、流量计(图中未示出)与压力计(图中未示出)于第二液体管320远离液体出口250的末端。通过出口阀(图中未示出)、加压泵浦(图中未示出)、流量计(图中未示出)与压力计(图中未示出)可侦测与调节离开气液混合系统1的溶有气体分子的液体的流量与压力。
接下来说明本实施例的气液混合系统调整液体中的气体溶解量的方式。当侦测器400测得第二液体管320中液体的电阻值低于预定的电阻值时，液体流量控制阀500开启的程度提高，使得经由第三液体管330流入第二液体管320中的液体流量增加。如此一来，第二液体管320中溶有气体分子的液体快速的受到第三液体管330流入的液体的稀释，由此降低液体中的气体分子浓度，进而快速提高第二液体管320中液体的电阻值。
当侦测器400测得第二液体管320中液体的电阻值高于预定的电阻值时，液体流量控制阀500开启的程度降低，使得经由第三液体管330流入第二液体管320中的液体流量减少。如此一来，第二液体管320中溶有气体分子的液体被第三液体管330流入的液体稀释的程度快速下降，由此提高液体中的气体分子浓度，进而快速降低第二液体管320中液体的电阻值。
调控液体中的气体分子浓度时，直接将未溶有气体分子的液体通入溶有气体分子的液体中进行稀释，可快速地将液体中的气体分子浓度调整至预定的浓度范围。相对地，采用调整通入气体溶解腔体200中的气体流量的调控方式时，需等待气体分子慢慢溶入液体中来调整液体中的气体分子浓度，使得调整液体中的气体分子浓度的速度较慢。因此，本实施例的气液混合系统直接将未溶有气体分子的液体通入溶有气体分子的液体中，具有实时且快速的调整液体中的气体分子浓度至预定的浓度范围的效果。
此外，除了通过液体流量控制阀500开启的程度调整调整液体中的气体分子浓度至预定的浓度范围，本实施例的气液混合系统1更可选择性的一并通过气体流量控制器800调整通入溶气空间230的气体量。如此一来，通过液体流量控制阀500与气体流量控制器800协同调整液体中的气体分子浓度，本实施例的气液混合系统1可更加实时且快速的调整液体中的气体分子浓度至预定的浓度范围。
综上所述，本实用新型的气液混合系统根据侦测器测得的气体分子浓度，通过液体流量控制阀控制经第三液体管注入第二液体管中的液体流量，由此快速的调整液体中的气体分子浓度。如此一来，本实用新型的气液混合系统在调整液体中的气体溶解度时，可快速地将气体溶解度调整至预定范围，解决了制作过程控制上的不便以及影响电子元件的生产效率的问题。
再者，本实用新型一实施例的气液混合系统于第三液体管连通第二液体管的位置与侦测器之间设置有混合器。通过气体溶解腔体且溶有气体分子的液体与未通过气体溶解腔体的液体在混合器的协助之下，于较短的流动路径中即可均匀混合。由此，可缩短第二液体管的管长，进而缩减本实施例的气液混合系统的体积。同时，溶有气体分子的液体与未通过气体溶解腔体的液体在混合器的协助下，亦可在较短的时间内完成均匀混合。