CN102597596B - 传热装置 - Google Patents

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Abstract

一种传热装置(20),能高精度地管理配管系统(10)整体的温度。将热传递至内部流动有流体的配管系统(10)的传热装置(20)包括:高导热性的传热块(30),该传热块(30)围绕配管系统(10);热管(40),该热管(40)沿着配管系统(10)的延伸方向形成在传热块(30)中;以及加热器(52),该加热部(52)对热管(40)进行加热。传热块(30)包括能沿所述配管系统(10)的延伸方向分割的多个分割块(32、34)。

Description

传热装置
技术领域
本发明涉及一种传热装置,特别是涉及一种将热均等地传递至配管系统的传热装置。
背景技术
以往,在用于搬运流体的配管中,当需要对在配管内部输送的流体的温度进行高精度管理时,有时需要通过对配管进行加热来对流体的温度进行控制。
关于用于对配管进行加热的技术,以往提出了一种加热配管用覆盖体,该加热配管用覆盖体的特征是,由一对半筒体构成,在安装于配管的状态下,在相对的剖切面之间形成有间隙,其中,这一对半简体是将沿轴线形成有配管插通用通孔的筒状体沿着该轴线二等分地切断而成的(例如参照日本专利特开2007-2986号公报(专利文献1))。
此外,以往提出了一种热介质流通管的覆盖体,该热介质流通管的覆盖体由围绕体和嵌合体构成,在围绕热介质流通管的、一分为二的围绕体的表面上形成有许多凹槽,通过将半圆形等的嵌合体的两端部嵌入上述凹槽,从而将嵌合体安装成跨过一分为二的围绕体(例如参照日本专利特开2003-185086号公报(专利文献2))。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2007-2986号公报
专利文献2:日本专利特开2003-185086号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述技术中,经由覆盖体传递来自加热器的热,从而对配管进行加热,其中,上述加热器是以覆盖加热配管用覆盖体的外侧表面的方式配置的。但是,因加热器与覆盖体的接触条件不同及加热器自身的发热分布,会在配管上产生温度分布,因此,很难对配管均匀地加热。为了改进上述配管的温度分布,需要使覆盖体厚壁化,以使覆盖体内表面侧的温度的均匀性提高,但在这种情况下,存在覆盖体的热容增大、能源消耗量增加、装置大型化、重量增大这样的问题。
此外,在上述技术中,在覆盖体与配管接触的部分上,因导热会使从覆盖体向配管的传热量增加。一旦从覆盖体向配管的传热量在配管的周向上不均匀,则配管的温度分布就会被打乱,因此,为了使从覆盖体向配管的传热量尽可能恒定,需要对覆盖体与配管的接触条件进行调节。因此,需要在以围绕配管的方式安装覆盖体时进行微调,因而存在装置的组装性降低即组装时的工时数增加且成本增大这样的问题。
本发明鉴于上述问题而作,其主要目的在于提供一种能高精度地管理配管系统整体的温度的传热装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的传热装置将热传递至内部流动有流体的配管系统,其包括:高导热性的传热块,该传热块围绕配管系统;热管,该热管沿着配管系统的延伸方向形成于传热块中;以及加热部,该加热部对热管进行加热。传热块包括能沿配管系统的延伸方向分割的多个分割块。
在上述传热装置中,较为理想的是,配管系统包括第一配管、第二配管以及连接第一配管的一端部和第二配管的一端部的连接部,热管从第一配管的另一端部延伸至第二配管的另一端部。
在上述传热装置中,较为理想的是,连接部的外径设定为比第一配管的外径及第二配管的外径大,在传热块的比热管更靠近配管系统的部分形成有沿配管系统的延伸方向延伸的管状空间。
在上述传热装置中,较为理想的是,配管系统包括第一配管、第二配管以及连接第一配管的一端部和第二配管的一端部的连接部,连接部的外径设定为比第一配管的外径及第二配管的外径大,热管包括沿第一配管埋设的第一回路和沿第二配管埋设的第二回路。
在上述传热装置中,较为理想的是,加热部与围绕连接部的传热块热接触。
在上述传热装置中,较为理想的是,加热部包括:第一热源,该第一热源对第一回路的靠近连接部一侧的端部进行加热;以及第二热源,该第二热源对第二回路的靠近连接部一侧的端部进行加热。
在上述传热装置中,较为理想的是,传热块包括:第一块体,该第一块体埋设有第一回路;第二块体,该第二块体埋设有第二回路;以及连接块,该连接块围绕连接部。加热部与连接块热接触。
在上述传热装置中,较为理想的是,热管包括埋设于连接块的第三回路。
在上述传热装置中,较为理想的是,仅在分割块中的一个埋设热管。
在上述传热装置中,较为理想的是,传热块在与配管系统的延伸方向正交的截面上具有多边形的外形。
在上述传热装置中,较为理想的是,热管包括:中空部,该中空部形成在传热块内,并被排气成真空;以及工作流体,该工作流体停留在中空部。
在上述传热装置中,较为理想的是,在传热块的外周面形成有槽部,热管包括:管构件,该管构件埋设在槽部内,并被排气成真空;以及工作流体,该工作流体停留在管构件内。
在上述传热装置中,较为理想的是,还包括与配管系统的端部连接的设备,传热块围绕上述设备。
发明效果
根据本发明的传热装置,能将热均等地传递至配管系统,从而能高精度地对配管系统整体的温度进行管理。
附图说明
图1是表示实施方式1的传热装置的结构的示意图。
图2是沿图1中的II-II线的传热装置的剖视图。
图3是沿图1中的III-III线的传热装置的剖视图。
图4是表示实施方式2的传热装置的结构的示意图。
图5是沿图4中的V-V线的传热装置的剖视图。
图6是表示实施方式3的传热装置的结构的示意图。
图7是沿图6中的VII-VII线的传热装置的剖视图。
图8是沿图6中的VIII-VIII线的传热装置的剖视图。
图9是表示实施方式4的传热装置的结构的示意图。
图10是表示实施方式5的传热装置的结构的示意图。
图11是表示实施方式6的传热装置的结构的示意图。
图12是表示实施方式7的传热装置的结构的示意图。
图13是表示实施方式7的传热装置的结构的其它例子的示意图。
图14是表示实施方式8的传热装置的结构的示意图。
图15是沿图14中的XV-XV线的传热装置的剖视图。
图16是沿图14中的XVI-XVI线的传热装置的剖视图。
图17是表示实施方式8的传热装置的结构的其它例子的示意图。
图18是表示实施方式9的传热装置的结构的示意图。
图19是沿图18中的XIX-XIX线的传热装置的剖视图。
图20是沿图18中的XX-XX线的传热装置的剖视图。
图21是表示实施方式9的传热装置的结构的其它例子的示意图。
图22是表示实施方式10的传热装置的结构的示意图。
图23是沿图22中的XXIII-XXIII线的传热装置的剖视图。
图24是沿图22中的XXIV-XXIV线的传热装置的剖视图。
图25是表示实施方式11的传热装置的结构的示意图。
具体实施方式
以下,根据附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中,对相同或相当的部分标注相同的符号并不重复其说明。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1的传热装置的结构的示意图。图2是沿图1中的II-II线的传热装置的剖视图。图3是沿图1中的III-III线的传热装置的剖视图。在图1中,示出了使用本实施方式的传热装置的流体搬运装置1的局部剖切后的俯视图。
如图1所示,流体搬运装置1包括两个设备110、120和对设备110、120进行连接的配管系统10。流体搬运装置1是使流体如图1中的空心箭头所示从一方的设备110经由配管系统10流向另一方的设备120的装置。配管系统10包括第一配管12和第二配管14。第一配管12具有一端部13a和另一端部13b。第二配管14具有一端部15a和另一端部15b。配管系统10还包括:连接部16,该连接部16将第一配管12的一端部13a与第二配管14的一端部15a连接;连接部18,该连接部18将设备110与第一配管12的另一端部13b连接;以及连接部19,该连接部19将第二配管14的另一端部15b与设备120连接。
流体搬运装置1包括传热装置20。传热装置20将热均等地传递至配管系统10,从而经由配管系统10对在配管系统10内部流动的流体进行均匀地加热。传热装置20包括:围绕配管系统10的传热块30;沿配管系统10的延伸方向形成于传热块30的热管40;以及作为对热管40进行加热的加热部的一例的加热器52。
在此所说的配管系统10是包括供流体连通的配管和与该配管相连的配管附件在内的概念,是指包含配管附件在内的彼此相连接的配管的集合体。配管不局限于直管,也包括弯曲成任意形状的弯管,此外不局限于非可挠性管,也可以包括例如柔性软管等可挠性管。作为配管附件,例如可列举出以弯管接头、T形管接头等为代表的接头、阀、滤网(strainer)、喷嘴等。此外,在配管系统10中还可以包括储存流体的容器、对流体进行加热来使其汽化的汽化器、反应室等与配管连通连接的设备等,其中,在上述反应室中,可供给气体状的原料以进行在基板的表面上成膜等规定的反应。
覆盖配管系统10的传热块30由例如以铝或铜等金属材料为代表的高导热性材料形成。若使传热块30为铝制的,则能使传热块30轻量化,此外,若对传热块30的与配管系统10相对的面进行防蚀铝处理,则能提高辐射带来的热传递效率,因此,较为理想。此外,若使传热块30为铜制的,则能进一步提高导热率,并能使用热特性良好的水来作为热管40的工作流体,因此,较为理想。
热管40是现有的管心式(日文:ウイツク式)热管,其包括形成在传热块30内的中空部。该中空部是密闭的空间,并形成为经真空排气、减压后的真空空间。在中空部的内表面设有由具有毛细管力的多孔质材料形成的管心42。作为管心42,既可以在上述中空部的内表面安装有金属网或烧结金属,也可以在内表面形成细槽。
热管40还包括停留在上述中空部的工作流体。工作流体具有受加热而蒸发、散热而冷凝的性质(冷凝性)。通过将上述冷凝性的工作流体适量注入经真空减压后的密闭空间即中空部,就能形成热管40。在热管40中,在配置有加热器52的高温部处被加热、蒸汽化后的工作流体在中空部内移动,并在中空部内的温度相对较低的低温部的壁面处冷凝并释放潜热。从而均等地加热中空部。冷凝后的工作流体在管心42的毛细管作用下向上述高温部回流。通过这样反复,就进行了热从高温部向低温部的输送。
另外,热管40不局限于上述管心式,也可以是利用重力的热虹吸管式热管,还可以是将两相冷凝性工作液体封入环型细管内部的环型细管热管。
热管40从第一配管12的另一端部13b延伸至第二配管14的另一端部15b。如图1所示,热管40从围绕与第一配管12的另一端部13b连接的连接部18的传热块30至围绕与第二配管14的另一端部15b连接的连接部19的传热块30,沿着配管系统10的延伸方向形成在传热块30的内部。热管40围绕第一配管12、第二配管14及连接部16在延伸方向上的整体。
可以使用任意的热源来作为对热管40进行加热而使工作流体蒸发的加热器52。典型来说,例如能适用电加热器、热介质循环式加热器或感应加热式加热器等。
加热器52与传热块30热接触,以对与设备110接近一侧的热管40进行加热。如图1及图2所示,加热器52与圆筒形状的传热块30的外周面接触。加热器52只要与传热块30热接触来将热经由传热块30传递至热管40即可,除了如图1及图2所示与传热块30的外表面接触的结构之外,还可以将加热器52埋入传热块30的内部。加热器52只要能对热管40的任意一个部位加热,就能对热管40整体均匀地加热,因此,加热器52的配置不局限于图1所示的位置。
在此,“热接触”是指热在传热块30与加热器52之间直接传递的、热传递效率足够高的状态。“热接触”不局限于这些构件彼此抵接来直接机械接触的情况。例如,在热接触的状态中还包括加热器52通过钎焊、焊接等与传热块30一体化的情况、中间夹着导热性高的物质而间接接触的情况。
从设备110经由第一配管12、第二配管14直至设备120的装置整体被隔热件50从外侧覆盖。通过隔热件50来抑制流体搬运装置1与外部的热传递。因此,能抑制在配管系统10中流通的汽化了的流体再次液化,并且能减少能源损耗。隔热件50只要是起到抑制导热的阻挡层的作用的导热性较低的构件,则可以是任何的构件,例如,隔热件50由玻璃棉或聚苯乙烯泡沫等在固体中具有大量气体小泡的材料构成。
如图2及图3所示,传热块30包括多个分割块32、34。配管系统10的周围被分割型传热块30覆盖。在本实施方式中,分割块32、34形成为能沿着配管系统10的延伸方向(即图1中的左右方向,图2、图3中的纸面垂直方向)分割的半圆筒形状。通过将分割块32、34组合,从而构成中空的圆筒形状的传热块30,该传热块30的内部形成有筒状的中空空间。在分割块32、34的内部形成有中空部,在该分割块32、34中设置有热管40。
构成传热块30的分割块的形状不局限于图2及图3所示的半圆筒形状,此外,分割块的个数也不局限于两个。也可以由任意形状及个数的分割块来形成传热块30,但若将同一形状的分割块组合来形成传热块30,则能提高传热块30的生产性,因此,较为理想。
根据如上所说明的传热装置20,配置系统10的周边由传热块30覆盖,在该传热块30的内部形成中空部来设置热管40,从而将热经由传热块30传递至配管系统10。若是这样,则能通过热管40的热输送性能将传热块30自动加热至等温,因此,能提高向配管系统10传递的热量的均匀性。
在现有的使加热器与传热块外表面接触来对配管系统进行加热的结构中,因加热器与传热块的接触条件不同及加热器自身的发热分布,从而会在配管上产生温度分布。因此,用于将配管系统设为等温的控制是困难的。与此相对的是,在本实施方式的传热装置20中,通过构成在传热块30上形成热管40的结构,从而能在传热块30的整体上确保均热性。因此,能提供一种可将热均等地传递至配管系统10、并能高精度地对配管系统整体的温度进行管理的传热装置20。
由于在传热块30的内部设置中空回路来形成热管40,因此对传热块30进行加热的加热器52只要对传热块30的一部分加热即可。也就是说,加热器52只要配置在传热块30的一部分上即可。因此,不仅能实现加热器52的小型化、紧凑化及廉价化,还能减少加热器52消耗的能源量,从而能减少传热装置20的运行成本。
由于可利用热管40的性能来发挥传热块30的均热性,因此,不需要为改进传热块30的温度分布而使传热块30厚壁化。传热块30的厚度只要是能确保相对于热管40的工作流体的内压具有强度的最小壁厚即可,从而能使传热块30小型化。由于能减少传热块30的热容,因此,能使升温时的加热器52的容量减少,从而能减少能源消耗量。并且,能使传热块30轻量化。
伴随着传热块30的小型化,能缩短覆盖传热块30外周的隔热件50的周长,从而能减小隔热件50外表面的面积。从隔热件50表面向周围散发的散热量与隔热件50的表面积成比例,此外,传热装置20在稳定时的加热器52的输入与从隔热件50向周围散发的散热量相当。因此,通过缩短隔热件50的截面周长,能减小隔热件50的表面积,从而能降低加热器52的输入,因此,能进一步减少能源消耗量。
在现有技术中,为了调节围绕配管设置的覆盖件与配管的接触条件,需要在组装时进行微调。对此,在本实施方式的传热装置20中,利用热管40使传热块30的表面温度自动地均匀化,从而成为传热块30整体以均温面覆盖配管系统10的结构。因此,传热块30与配管系统10的接触条件不会对配管系统10的温度分布带来很大影响。因此,不需要调节传热块30与配管系统10的接触条件,从而能提高装置的组装性、减少组装时的工时数并降低成本。
在图1~图3所示的圆筒状的传热块30的内周面与被传热块30围绕的配管系统10的外表面之间形成有间隙。如图2所示,传热块30的覆盖第一配管12的部分的内径设置成比第一配管12的外径大规定的尺寸。如图3所示,传热块30的覆盖连接部16的部分的内径设置成比连接部16的外径大规定的尺寸。
通过如上所述形成间隙,能允许组装配管系统10时出现的误差,因此,能使配管系统10的组装性提高。如上所述,传热块30与配管系统10的接触条件不会对配管系统10的温度分布带来很大影响,不会因有无传热块30与配管系统10之间的间隙而使配管系统10的温度分布受到很大影响。
如图2及图3所示,配管系统10被多个分割块32、34覆盖并被加热。热管40埋设在分割块32、34的内部。通过采用这种分割型传热块30的结构,可使热管40与配管系统10的安装、拆卸变得容易,因此,可使配管系统10的维护变得容易。
此外,由于用分割型传热块30覆盖已设的配管系统10,因此,能容易地增设可对已设的配管系统10均匀加热的传热装置20。
(实施方式2)
图4是表示实施方式2的传热装置的结构的示意图。图5是沿图4中的V-V线的传热装置的剖视图。如图4及图5所示,实施方式2的传热装置20在传热块30的比热管40更靠近配管系统10的部分、即内径侧形成有沿配管系统10的延伸方向延伸的多个管状空间31这点上与实施方式1不同。
在实施方式1及2中,连接第一配管12与第二配管14的连接部16为直线接头、弯管接头等直径比第一配管12及第二配管14的直径大的部分。因此,在热管40构成为包括延伸至传热块30的两个端部的中空部的情况下,在围绕第一配管12及第二配管14的传热块30的内径侧存在厚壁的部分(参照图1及图2)。若存在这种厚壁的部分,则会使传热块30变重,且会使传热块30的热容增大。
因此,在实施方式2的传热块30中,在其内径侧形成有朝传热块30的延伸方向延伸的管状空间31。这样,通过对传热块30的内径部实施开孔加工,能使传热块30轻量化,并能降低传热块30的热容。
(实施方式3)
图6是表示实施方式3的传热装置的结构的示意图。图7是沿图6中的VII-VII线的传热装置的剖视图。图8是沿图6中的VIII-VIII线的传热装置的剖视图。与实施方式1一样,实施方式3的配管系统10包括第一配管12、第二配管14、连接第一配管12的一端部13a与第二配管14的一端部15a的连接部16。连接部16的外径设定为比第一配管12的外径及第二配管14的外径大。
如图6所示,热管40包括沿第一配管12埋设的第一回路44和沿第二配管14埋设的第二回路46。在第一配管12周围设置的传热装置20构成为包括围绕第一配管12的传热块30、第一回路44以及将热传递至第一回路44的加热器52。在第二配管14周围设置的传热装置20构成为包括围绕第二配管14的传热块30、第二回路46以及将热传递至第二回路46的加热器52。
对于连接第一配管12与第二配管14的连接部16使用例如接头、弯管接头、T形管接头等,连接部16的直径比第一配管12及第二配管14的直径大。因此,若在围绕连接部的传热块30中设置热管40,则传热块30需要具有能埋设热管40的直径,从而会使传热块30大型化。
因此,在实施方式3中,形成为将热管40分割成第一回路44和第二回路46,连接部16仅由传热块30覆盖的结构。若是这样,则与实施方式1相比,能将热管40埋设在与第一配管12及第二配管14靠近的传热块30的内径侧的位置上,从而能缩小传热块30的外径。因此,能使传热块30小型化,所以,能更显著地实现使传热块30轻量化、降低热容等效果。
在实施方式3的结构中,在连接部16的周围没有配置热管40。通过利用来自传热块30的导热来对围绕连接部16的传热块30进行加热,从而将热传递至连接部16,其中,上述传热块30被第一回路44及第二回路46加热。若传热块30由铝、铜等导热性较好的材料形成,且使热管40(即第一回路44及第二回路46)与连接部16之间的距离较小,则即便是仅利用导热来进行向连接部16的热传递,也能充分减小配管系统10整体的温度分布,从而能对配管系统10整体进行均热加热。例如,若使第一配管12的一端部13a与第二配管14的一端部15a之间的距离为50mm以下程度,则通过用隔热件50对传热块30的外周面充分地进行隔热,就能将热从第一回路44及第二回路46经由传热块30良好地传递至连接部16。
(实施方式4)
图9是表示实施方式4的传热装置的结构的示意图。在实施方式4中,与实施方式1一样,热管40配置成围绕第一配管12、第二配管14及连接部16的外侧。热管40形成为使径向尺寸变化以越过连接部16。一个部位的加热器52以与传热块30的外周面接触的方式设置。在本例中,加热器52对靠近设备110一侧的热管40的端部进行加热。
连接部16的外径设定为比第一配管12的外径及第二配管14的外径大。传热块30的外径被调节成能将热管40埋设至传热块30。围绕第一配管12的传热块30和围绕第二配管14的传热块30的外径比围绕连接部16的传热块30的外径小。传热块30的外径在其延伸方向上变化。传热块30形成为围绕连接部16的部分的外径最大,而围绕第一配管12及第二配管14的部分的外径相对较小。
若是这样,则与实施方式1相比,能将围绕第一配管12及第二配管14的传热块30的直径形成得较小,因此,能实现传热块30的轻量化及降低热容。
此外,由于从第一配管12至第二配管14的配管系统10被形成为一个回路的热管40覆盖,因此,对热管40进行加热的加热器52只要设置在一个部位即可。在本实施方式的热管40中,由于具有弯曲或折曲的弯折部,因此,与实施方式1至3的热管相比,可能会使热传递性能降低。但是,热管40只要设置成能发挥充分的热传递性能,并能将热均等地传递至传热块30整体,则在使传热块30小型化及减少加热器52个数这点上,本实施方式的结构是有利的。
由于配管系统10被一根热管40围绕,因此,加热器52只要能对热管40的任意一个部位进行加热,就能对热管40整体均匀地加热。因此,如在实施方式1中所说明的,加热器52能任意配置。也就是说,加热器52既可以与传热块30外表面的任意位置接触,也可以埋入传热块30内部的任意位置。
(实施方式5)
图10是表示实施方式5的传热装置的结构的示意图。在实施方式5的传热装置20中,虽然热管40与实施方式3一样包括第一回路44和第二回路46,但在将对第一回路44及第二回路46两者均加热的加热器52配置在一个部位这点上是不同的。在本实施方式中,作为加热部的一例的加热器52与围绕连接部16的传热块30热接触。加热器52发出的热通过导热而在传热块30内部传递,并被传递至靠近连接部16一侧的第一回路44的端部和靠近连接部16一侧的第二回路46的端部。利用上述热来对第一回路44及第二回路46的工作流体进行加热。
若是这样,则能利用一个部位的加热器52来对第一回路44和第二回路46两者均进行加热,因此,与实施方式3的传热装置20相比,能减少加热器52的个数。因此,能减少传热装置20的装置费用及运转费用。此外,只要将传热装置20形成为能将热从一个部位的加热器52均等地传递至第一回路44和第二回路46两者,则不需要为了控制配管系统10的温度而对多个加热器52进行控制,因而能容易地将配管系统10整体维持在更均等的温度。
(实施方式6)
图11是表示实施方式6的传热装置的结构的示意图。在实施方式6的传热装置20中,热管40包括第一回路44和第二回路46,作为加热部的加热器52包括:对第一回路44的靠近连接部16一侧的端部45进行加热的第一热源53和对第二回路46的靠近连接部16一侧的端部47进行加热的第二热源54。
有时存在连接第一配管12与第二配管14的连接部16具有阀的情况等、使加热器52与围绕连接部16的传热块30接触的结构不理想的情况。在这种情况下,也可以像本实施方式一样分别设置对第一回路44进行加热的第一热源53和对第二回路46进行加热的第二热源54,从而利用导热使由第一热源53及第二热源54产生的热在传热块30内部传递,以对连接部16进行加热。
若是这样,则能利用导热对围绕连接部16的传热块30进行加热,从而能将热传递至连接部16。由于形成将热从第一热源53和第二热源54两者均等地传递至围绕连接部16的传热块30这样的传热装置20,因此,能避免加热器52与围绕连接部16的传热块30接触,并能高精度且均等地对配管系统10进行加热。
(实施方式7)
图12是表示实施方式7的传热装置的结构的示意图。与实施方式1~6相比,实施方式7的连接部16具有比第一配管12及第二配管14更大的外径。如图12所示,连接部16形成为具有比配置在第一配管12及第二配管14周围的热管40(第一回路44、第二回路46)的外径更大的外径。
传热块30被分割成多个块体。也就是说,传热块30包括:埋设有第一回路44的第一块体36;埋设有第二回路46的第二块体38;以及围绕连接部16的连接块39。第一块体36与连接块39相互接触,且第二块体38与连接块39相互接触。连接块39具有比第一块体36及第二块体38更大的外径。
作为加热部的加热器52与连接块39热接触。加热器52通过与连接块39的外周面接触来将热传递至连接块39。利用被加热器52加热的连接块39来对连接部16进行加热。此外,通过从连接块39向第一块体36及第二块体38传递,能将热传递至第一回路44及第二回路46,从而对第一回路44及第二回路46的工作流体进行加热。
这样,通过使围住大径的连接部16的连接块39与围住第一配管12及第二配管14的第一块体36、第二块体38分体,能使传热块30整体小型化。此外,通过将传热块30分割成多个块体,能使传热块30的拆卸变得更加容易,因此,可使配管系统10或热管40的维护变得更加容易。
图13是表示实施方式7的传热装置的结构的其它例子的示意图。在图13所示的传热装置20中,热管40包括埋设在连接块39内部的第三回路48。若这样,则能利用第三回路48的均热作用来使连接块39更加均热化,因此,能提供一种将热更均等地传递至配管系统10整体的传热装置20。
(实施方式8)
图14是表示实施方式8的传热装置的结构的示意图。图15是沿图14中的XV-XV线的传热装置的剖视图。图16是沿图14中的XVI-XVI线的传热装置的剖视图。实施方式8的传热装置20在传热块30的形状上与参照图6~图8说明的实施方式3的传热装置不同。
具体来说,在与图15及图16所示的配管系统10的延伸方向正交的截面中,包括多个分割块32、34的传热块30具有多边形的外形。在本实施方式中,传热块30的外形形成为大致正方形,但传热块30也可以形成为具有任意的多边形外形。
通过将传热块30的外形形成为多边形、特别是矩形,能使在一体的传热块30内部形成的热管40的回路形成变得容易,其中,上述一体的传热块30围绕包括连接部16在内的配管系统10整体。也就是说,在实际设备的配管系统中,配管系统10不局限于形成为直管状。例如,也可以想到连接部16是具有T字形分叉部的T形管接头的情况等、将在不同方向上延伸的配管连接的情况。
能将传热块30形成为多边形,将传热块30的外表面形成为平面状,并将形成于传热块30的中空部40的与配管相对的面形成为平面形状。考虑到对与实际设备中在不同方向上延伸的配管形状一致的传热块30的影响的情况,从容易维持中空部的连续性及容易加工中空部的观点出发,对于形成热管40的中空部,将与配管相对的面形成为平面状的中空部比使围住配管的半圆筒状的形状与实际设备的在不同方向上延伸的配管形状相一致的中空部更可能实现。因此,在这种情况下,使传热块30的截面形状形成为多边形比形成为圆形更理想。
此外,如图15所示,能将用于形成热管40的在传热块30内部形成的中空部的形状形成为截面形状呈矩形。除此之外,加热器52设置成与平面状的传热块30的外周面接触。这种矩形的中空部、与平面面接触的加热器52比实施方式3所示的半圆环形状的中空部、与圆筒面面接触的加热器更容易制造。因此,能提高传热装置20的易制造性,从而能降低传热装置20的制造成本。
图17是表示实施方式8的传热装置的结构的其它例子的示意图。加热器52只要配置成能对滞留在热管40最下部的液相的工作流体进行加热来使其汽化即可。因此,如图17所示,能将加热器52配置成与截面形状呈大致正方形的传热块30下表面侧的外表面接触。若是这样,则与图15所示的传热装置20相比,能减少加热器52的个数,因此,能降低传热装置20的成本。
(实施方式9)
图18是表示实施方式9的传热装置的结构的示意图。图19是沿图18中的XIX-XIX线的传热装置的剖视图。图20是沿图18中的XX-XX线的传热装置的剖视图。如图19及图20所示,传热块30与实施方式8一样具有多边形的外形。如图所示,多边形不局限于实施方式8中说明的矩形等凸多边形,也可以是包括凹多边形的多边形。
传热块30包括多个分割块32、34。仅在多个分割块32、34中的一个中形成热管40。如图19所示,在实施方式9的传热块30中,在两个分割块32、34中的一个分割块32形成中空部以设置热管40,另一个分割块34形成为实心的。由于没有设置热管40的分割块34没有形成中空部,因此,相应地能小型化地形成。
若是这样,则比起多个分割块32、34均埋设有热管40的结构,能使传热块30小型化。因此,能更显著地实现使传热块30轻量化、降低热容、低成本化等效果。
图21是表示实施方式9的传热装置的结构的其它例子的示意图。也可以如图21所示使热管40仅埋设于实施方式1及3中说明的截面形状呈圆环形状的传热块30所具有的多个分割块32、34中的一个,从而与上述一样,能实现使传热块30小型化的同等的作用效果。
(实施方式10)
图22是表示实施方式10的传热装置的结构的示意图。图23是沿图22中的XXIII-XXIII线的传热装置的剖视图。图24是沿图22中的XXIV-XXIV线的传热装置的剖视图。实施方式10的传热装置20在热管40的结构上与实施方式1~9不同。
具体而言,在实施方式10的传热块30的外周面上形成有槽部60。热管40具有管构件62。管构件62埋设在槽部60内。通过将管构件62的内部排气成真空,并使工作流体停留在管构件62内,从而形成热管40。在槽部60内部填充有导热性的填充件,槽部60的表面与管构件62通过填充件来热接触,从而能提高从管构件62至传热块30的传热率。在配置好管构件62之后,将盖构件64嵌插在槽部60中,使得管构件62被可靠地保持在槽部60内部。
管构件62可使用导热性优异的铜管。在图23所示的例子中,在传热块30的三个部位上形成有槽部60,并将三根管构件62埋入各槽部60内。槽部60的形成数量及管构件62的根数可以是任意数量。此外,尽管盖构件64被嵌入各槽部60,但盖构件64的形状是任意的,例如也可以设置遍及三个部位的槽部60整体的盖构件64,该盖构件64能对所有三根管构件62进行保持。此外,盖构件64与传热块30的接合方法也是任意的,例如,能通过焊接、钎焊等将盖构件64安装到传热块30上。
这样,通过采用将使用铜管制的管构件62的热管40埋入形成于传热块30的槽部60的方式,能使热管40的加工变得容易。也就是说,不需要用于在传热块30内形成中空部的焊接、钎焊等接合工序。
此外,由于管构件62是铜管制的,因此,能使用热特性良好的水作为热管40的工作流体。在传热块30由铝形成、通过使用形成于传热块30内部的中空部的热管40将热传递至传热块30的情况下,无法使用水作为热管40的工作流体,而需要使用不与铝发生反应的无水酒精、氟类液体等工作流体。由于可将铜管制的管构件62埋入传热块30,因此即便传热块30是铝制的,也可以使用热特性良好的水作为工作流体。
(实施方式11)
图25是表示实施方式11的传热装置的结构的示意图。在图25所示的实施方式11的传热装置20中,传热块30围绕与配管系统10端部连接的设备110。可将覆盖设备110的传热块和将热传递至配管系统10的传热块形成为一体的传热块30。
加热器52通过与传热块30的外周面接触来与传热块30热接触。加热器52也可以埋设在传热块30的内部。通过将传热块30一体化,并利用一体的加热器52,能经由传热块30对热管40进行加热,并能利用传热块30内部的导热来对设备110进行加热。因此,使用一体的加热器52,除了对配管系统10之外,还能对设备110的温度进行控制,因而能容易地对加热器52进行控制。
传热块30只要是包括覆盖设备110的传热块32、34的结构,则也可以具有到目前为止所说明的任何形状。即,传热块30内的热管40的结构是任意的,加热器52的个数及配置也是任意的。此外,传热块30的截面形状既可以是圆形也可以是多边形。
在设备110是阀等的情况下,有时最好不要在设备110周围设置加热器52。在这种情况下,也可以不使加热器52与围绕设备110的传热块30外周面接触,而利用在传热块30内部传递的导热,将热从对第一配管12周围的热管40进行加热的加热器52传递至设备110。此外,也可以将热管40配置成到达覆盖设备110的传热块30的内部,若是这样,则能利用热管40的均热作用来更容易地控制配管系统10与设备110的温度,并能提高配管系统10与设备110的温度的均匀性。
另外,在实施方式1~11的说明中,对使用热管40加热配管系统10的情况进行了叙述,但也可以将主动从热管40夺取热来使热管40的工作流体冷却的冷却器设置成与热管40热接触。该冷却器例如能使用空冷或水冷回路、珀耳帖元件等任意的冷却器。
在停止用加热器52对热管40进行加热之后,只要利用冷却器对热管进行冷却,就能对热管40的一部分进行冷却,从而能有效地进行热管40整体的冷却。若是这样,则在温度设定改变时及维护时等想要降低配管系统10的温度的情况下,能更快速地将配管系统10的温度降低至均匀温度,因此,能缩短降低配管温度所需的时间,并能缩短维护时间。
如上所述对本发明的实施方式进行了说明,但也可以将各实施方式的结构进行适当组合。此外,应考虑到此次公开的实施方式在所有方面都是例示,并不进行限制。本发明的范围是由权利要求书来表示的而不是由上述说明来表示的,本发明的范围包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。
工业上的可利用性
本发明的传热装置能特别有利地适用于将热传递至流体搬运装置的配管系统的传热装置中,其中,上述流体搬运装置对例如将成膜对象物在半导体晶片或液晶玻璃基板等上成膜时的反应气体等需要高精度地管理温度的物质进行搬运。
(符号说明)
1 流体搬运装置
10 配管系统
12 第一配管
13a、15a 一端部
13b、15b 另一端部
14 第二配管
16、18、19 连接部
20 传热装置
30 传热块
31 管状空间
32、34 分割块
36 第一块
38 第二块
39 连接块
40 热管
42 管心
44 第一回路
45、47 端部
46 第二回路
48 第三回路
50 隔热件
52 加热器
53 第一热源
54 第二热源
60 槽部
62 管构件
64 盖构件
110、120 设备

Claims (13)

1.一种传热装置(20),其将热传递至内部流动有流体的配管系统(10),其特征在于,包括:
高导热性的传热块(30),该传热块(30)围绕所述配管系统(10);
热管(40),该热管(40)沿着所述配管系统(10)的延伸方向形成于所述传热块(30)中;以及
加热部(52),该加热部(52)对所述热管(40)进行加热,
所述传热块(30)包括能沿所述配管系统(10)的延伸方向分割的多个分割块(32、34),
所述热管(40)包括:经真空排气、减压后的真空空间;停留在真空空间的工作流体;以及设于真空空间的内表面且具有毛细管力的管心。
2.如权利要求1所述的传热装置(20),其特征在于,
所述配管系统(10)包括第一配管(12)、第二配管(14)以及连接所述第一配管(12)的一端部(13a)和所述第二配管(14)的一端部(15a)的连接部(16),
所述热管(40)从所述第一配管(12)的另一端部(13b)延伸至所述第二配管(14)的另一端部(15b)。
3.如权利要求2所述的传热装置(20),其特征在于,
所述连接部(16)的外径设定为比所述第一配管(12)的外径及所述第二配管(14)的外径大,
在所述传热块(30)的比所述热管(40)更靠近所述配管系统(10)的部分形成有沿所述配管系统(10)的延伸方向延伸的管状空间(31)。
4.如权利要求1所述的传热装置(20),其特征在于,
所述配管系统(10)包括第一配管(12)、第二配管(14)以及连接所述第一配管(12)的一端部(13a)和所述第二配管(14)的一端部(15a)的连接部(16),
所述连接部(16)的外径设定为比所述第一配管(12)的外径及所述第二配管(14)的外径大,
所述热管(40)包括沿所述第一配管(12)埋设的第一回路(44)和沿所述第二配管(14)埋设的第二回路(46)。
5.如权利要求4所述的传热装置(20),其特征在于,所述加热部(52)与围绕所述连接部(16)的所述传热块(30)热接触。
6.如权利要求4所述的传热装置(20),其特征在于,所述加热部(52)包括:第一热源(53),该第一热源(53)对所述第一回路(44)的靠近所述连接部(16)一侧的端部(45)进行加热;以及第二热源(54),该第二热源(54)对所述第二回路(46)的靠近所述连接部(16)一侧的端部(47)进行加热。
7.如权利要求4所述的传热装置(20),其特征在于,
所述传热块(30)包括:第一块体(36),该第一块体(36)埋设有所述第一回路(44);第二块体(38),该第二块体(38)埋设有所述第二回路(46);以及连接块(39),该连接块(39)围绕所述连接部(16),
所述加热部(52)与所述连接块(39)热接触。
8.如权利要求7所述的传热装置(20),其特征在于,所述热管(40)包括埋设于所述连接块(39)的第三回路(48)。
9.如权利要求1至8中任一项所述的传热装置(20),其特征在于,仅在所述分割块(32、34)中的一个中形成有所述热管(40)。
10.如权利要求1至8中任一项所述的传热装置(20),其特征在于,所述传热块(30)在与所述配管系统(10)的延伸方向正交的截面上具有多边形的外形。
11.如权利要求1至8中任一项所述的传热装置(20),其特征在于,所述热管(40)包括:中空部,该中空部形成在所述传热块(30)内,并被排气成真空;以及工作流体,该工作流体停留在所述中空部。
12.如权利要求1至8中任一项所述的传热装置(20),其特征在于,
在所述传热块(30)的外周面形成有槽部(60),
所述热管(40)包括:管构件(62),该管构件(62)埋设在所述槽部(60)内,并被排气成真空;以及工作流体,该工作流体停留在所述管构件内。
13.如权利要求1至8中任一项所述的传热装置(20),其特征在于,
还包括与所述配管系统(10)的端部连接的设备(110),
所述传热块(30)围绕所述设备(110)。
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