JP2005274115A

JP2005274115A - 流体加熱装置

Info

Publication number: JP2005274115A
Application number: JP2004124861A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kawai; 清川井
Original assignee: KOWA DENNETSU KEIKI KK; Kowa Thermo Technologies and Products Co Ltd
Current assignee: KOWA DENNETSU KEIKI KK; Kowa Thermo Technologies and Products Co Ltd
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】流量を多くしても効率良く加熱し、異常音（笛吹き音）がせず、加工上の制約がなく、装置を小型化できるようにする。
【解決手段】被加熱流体が流れる配管途中に設置する発熱管６と、この発熱管６を加熱するために発熱管外周部に巻装されたコイル５と、このコイル５に高周波電流を流す高周波電源装置１とを備え、前記発熱管５は、導電性材料を用い両端部６ｂを有し、その両端部の前記流体集合部６ｂ間を複数本の接続管６ａで接続している。
【選択図】図１

Description

本願発明は、半導体基板や液晶表示装置用基板等に対して所要の処理を施す基板処理装置等において、配管を通して基板処理部へ供給されるガスや液体の各種流体を加熱する流体加熱装置、特に電磁誘導加熱式の流体加熱装置に関するものである。

技術の背景

この種の電磁誘導加熱式の流体加熱装置に関し、特開２００１−２３５２２８号公開特許公報（特許文献１）が公知である。
前記公知技術の流体加熱装置は、図６を参照して、導電性材料によって管状に形成され、被加熱流体が流される配管に両端部が連通接続されている発熱曲管１３と、前記発熱曲管１３の外側に配接されて発熱曲管を取り囲むように巻装されているコイル１４と、コイルに高周波電流を流す電源装置部１５とを備えることにより、流体加熱装置を構成している。上記構成によりコイルに高周波電流を流すと発熱曲管を流れる被加熱流体が加熱される。

特開２００１−２３５２２８号公開特許公報

発明が解決しょうとする課題

しかしながら前記公知技術の流体加熱装置では、発熱曲管の曲げ寸法に加工上の制約がある。被加熱流体の流量を多くするため発熱曲管の管径を大きくすると曲げ半径を大きくする必要がある。例えば通常の管外径１２ｍｍ、管厚１．２ｍｍのものであれば曲げ半径４５ｍｍ以上が必要である。このため小型化することが困難であり、小型化するために蛇腹管を使用して曲げ半径を小さくすることは可能であるが圧損が増大して笛吹き音がするという課題があった。また、コイルが発熱曲管の熱により損傷するという課題があった。

課題を解決するための手段

請求項１に係る発明は、被加熱流体が流れる配管途中に設置する発熱管と、この発熱管を加熱するために発熱管外周部に巻装されたコイルと、このコイルに高周波電流を流す高周波電源装置とを備え、前記発熱管は、導電性材料で製作し、両端部に位置する流体集合部と、両端部の前記流体集合部間を接続する複数本の接続管とで、構成したものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の流体加熱装置において、発熱管を流れる流体が乱流を生じるように、流体集合部、接続管、流入部、流出部を構成したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の流体加熱装置において、流体の温度を検出する流体温度検出手段と、この流体温度検出手段からの流体温度信号に基づいて所要の制御を行う制御手段と、前記発熱管の温度を検出する発熱管温度検出手段と、この発熱管温度検出手段からの発熱管温度信号に基づいて流体が流れていない時に所要の制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２記載の流体加熱装置において、発熱管外周部とこの外周部に巻装するコイルとの間に断熱材を入れたことを特徴とする

請求項５に係る発明は、請求項１または請求項２記載の流体加熱装置において、コイルに数百度の耐熱電線を使用したことを特徴とする。

発明の効果

請求項１にかかる流体加熱装置によれば、被加熱流体を効率良く加熱し昇温できる。また、流体が流れる時の圧損が少なく、流量を多くする（接続管の管径を大きくするか或いは接続管の数を増やし、流入部、流出部の管径を大きくする）ことが容易であり、小型化することが容易なので配管途中に接続する時スペースが少なくてよい。また、圧損が少ないため笛吹き音などの発生がない。

請求項２にかかる流体加熱装置によれば、被加熱流体が流入部から発熱管内部に入り流出部から出るまでに流体集合部で乱流が生じるため適度に分散され、流速も減速されて複数本の接続管に入り効率良く加熱される。

請求項３にかかる流体加熱装置によれば、流体温度を流体温度検出手段で検出し、その流体温度信号に基づいて制御手段により高周波電源装置からコイルへの電力供給を遮断する制御が行われ流体温度を所定の温度に制御することができる。また、発熱管の温度を発熱管温度検出手段で検出し、その発熱管温度信号に基づいて、流体が流れていない時には発熱管の温度を流体が流れている時の温度以下になるように制御すれば、発熱管を異常な高温に空焼きすることが無く発熱管の寿命を長く保つことができると共に次に流体が流れて来た時にすばやく加熱することができる

請求項４にかかる流体加熱装置によれば、発熱管外周部とこの外周部に巻装するコイルとの間に断熱材を入れたことにより、断熱材が発熱管の熱を大幅に遮断するため発熱管の外周部に巻装したコイルへの加熱を防止することができる。また、流体をより高温に加熱することができる。

請求項５にかかる流体加熱装置によれば、コイルに数百度の耐熱電線を使用したことにより、断熱材を使用しなくても流体加熱をより高温にすることができる。また、非耐熱電線で流体を同じ温度に加熱する時よりも発熱管にコイルを近づけたり、断熱材を薄くすることができるため発熱管とコイルなどを含めた発熱部分を小型化できる。

本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態の第１実施例を示し、流体加熱装置の要部縦断面図である。
この流体加熱装置は図示していないが、半導体基板や液晶基板などに対して所要の処理を施す基板処理装置へＩＰＡ蒸気等のガスや純水、薬液等の液体を供給する配管の途中に発熱管６の流入部６ｃ、流出部６ｄをそれぞれ接続するものである。この発熱管６を加熱するために発熱管６の外周部に石英等の非導電性材料の筒９を設置しこれにコイル５を巻装してある。筒９と発熱管６の間にセラミックファイバー等の断熱材１０を配置している。前記コイル５に高周波電流を流す高周波電源装置１は、温度調節器３と制御器２からなる制御手段４に接続されている。発熱管６の流出部６ａの流路中に設置された熱電対、測温抵抗体等の流体温度検出器７と、発熱管６に取り付けられた発熱管温度検出器８は、それぞれ温度調節器３に接続されている。

発熱管６はステンレス鋼等の導電性材料によって形成されている。コイル５に高周波電源装置１から高周波電流を流すと磁束が発生し、コイル５の内側に配置されて磁界内にある発熱管６に渦電流が発生する。発熱管６の導電性材料の固有抵抗によるジュール熱が発生し、発熱管６が発熱する。発熱して昇温した発熱管６内に、配管内を流れてきたＩＰＡ蒸気が流入部６ｃを経て片方の流体集合部６ｂに入り、流体集合部の壁６ｅに衝突し乱流が生じ、複数本の接続管６ａを通り、もう一方の流体集合部６ｂの壁６ｆに衝突した後、流出部６ｄより配管内に流出する間に内壁面からの熱伝達により効率良く加熱され昇温する。また、流体が流れる時の圧損が少なく、流量を多くすることが容易であり、小型化することが容易なので配管途中に接続する時スペースが少なくてよい。また、圧損が少ないため笛吹き音が発生しない。

流体が流れている時は流体温度を流体温度検出器７で検出し、その流体温度信号に基づいて温度調節器３は流体が設定温度になるように制御器２を制御し、コイル５に流れる高周波電流を制御する。
液体が流れていない時は発熱管６に取り付けられた発熱管温度検出器８で発熱管６の温度を検出し、その発熱管温度信号に基づいて温度調節器３は発熱管が設定温度になるように制御器２を制御し、コイル５に流れる高周波電流を制御する。このとき流体が流れている時の温度以下になるように制御温度を設定すれば、発熱管を異常な高温に空焼きすることが無く発熱管の寿命を長く保つことができると共に次に流体が流れて来た時にすばやく加熱することができる。

発熱管６を加熱するために発熱管６の外周部に石英等の非導電性材料の筒９を設置しこれにコイル５を巻装してある。筒９と発熱管６の間にセラミックファイバー等の断熱材１０を配置している。また、筒９を断熱材としてもよい。
このような構成にすることにより、発熱管６からの輻射熱や伝導熱を大幅に遮断することができ流体の温度を約１０００℃の高温まで昇温することが可能となる。

コイル５を数百度の耐熱電線とすることにより、更に高温領域まで流体加熱してもコイル５が損傷することはない。

本発明の他の実施形態について図２、図３を参照しながら説明する。

図２は発熱管６の第２実施例である。流入部６ｃと流出部６ｄが反対方向に構成されている。
図３は発熱管６の第３実施例である。流入部６ｃと流出部６ｄが直角方向に構成されている。
図１と同様に両端に流体集合部６ｄと流体集合部間を複数本の接続管で接続する構成になっており、同様の効果がある。

図４、図５は図３の実施例において被加熱流体が流入部６ｃから流入した時、流体集合部６ｂの内壁１２の接続管６ａの無い部分１２ａに衝突する構成となっている。
これにより、乱流が生じ、図１と同様の効果が得られる。

請求項２の発明の実施にあたり、上記の構成に代えて、流体集合部６ｂに乱流手段（例えば、整流板、メッシュ構造体を内蔵）により、複数本の接続管にほぼ均等に、流入部６ｃから流入した被加熱流体を供給するようにしても、請求項２の発明の目的を達成できるものである。

本発明の実施形態の第１実施例を示し、流体加熱装置の要部縦断面図である。本発明の発熱管６の第２実施例である。本発明の発熱管６の第３実施例である。本発明の図３の詳細説明図である。本発明の図３の他の部分の詳細説明図である公知の電磁誘導を利用して流体を加熱する装置の要部縦断面図である。

符号の説明

１高周波電源装置
２制御器
３温度調節器
４制御手段
５コイル
６発熱管
６ａ接続管
６ｂ流体集合部
６ｃ流入部
６ｄ流出部
７流体温度検出手段
８発熱管温度検出手段
１０断熱材

Claims

被加熱流体が流れる配管途中に設置する発熱管と、この発熱管を加熱するために発熱管外周部に巻装されたコイルと、このコイルに高周波電流を流す高周波電源装置とを備え、
前記発熱管は、導電性材料で製作し、両端部に位置する流体集合部と、両端部の前記流体集合部間を接続する複数本の接続管とで、構成したことを特徴とする流体加熱装置。
前記発熱管を流れる流体が乱流を生じるように流体集合部、流入部、流出部を構成したことを特徴とする請求項１記載の流体加熱装置。
前記流体の温度を検出する流体温度検出手段と、この流体温度検出手段からの流体温度信号に基づいて所要の制御を行う制御手段と、前記発熱管の温度を検出する発熱管温度検出手段と、この発熱管温度検出手段からの発熱管温度信号に基づいて流体が流れていない時に所要の制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の流体加熱装置。
前記発熱管外周部と、この発熱管外周部に巻装するコイルとの間に、断熱材を入れたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の流体加熱装置。
前記コイルに数百度の耐熱電線を使用したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の流体加熱装置。