JP2019186308A - 流体加熱装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】流体加熱装置が高出力化されても、ランプヒータの過度な温度上昇を抑制して、流体加熱装置の寿命の低下や早期故障を抑制すること。【解決手段】流体加熱装置は、外筒部材及び外筒部材の内側に配置される内筒部材を有し、外筒部材の内面と内筒部材の外面との間の流体空間に流体が供給される容器と、内筒部材に配置されるランプヒータと、ランプヒータの先端側に配置され、給気口を有する第１ノズル部材と、第１ノズル部材の給気口から供給された第１気体を案内する第１案内機構と、を備える。内筒部材は、外筒部材の中心軸と直交する面内において外筒部材の中央に配置される中央内筒部材と、中央内筒部材の周囲に配置される複数の周辺内筒部材とを含む。ランプヒータは、中央内筒部材に配置される中央ランプヒータと、複数の周辺内筒部材のそれぞれに配置される周辺ランプヒータとを含む。第１案内機構は、中央ランプヒータの先端側に第１気体を案内する。【選択図】図１

Description

本発明は、流体加熱装置に関する。
半導体製造プロセスにおいては、半導体ウエハ洗浄用の薬液及びフォトレジスト剥離用の薬液のような様々な薬液が使用される。半導体製造プロセスにおいて使用される薬液は、流体加熱装置で加熱された状態で使用される。流体加熱装置は、ハロゲンランプのようなランプヒータを備える。流体加熱装置は、ランプヒータの輻射熱で薬液を加熱する。ランプヒータが過度に温度上昇すると、流体加熱装置の性能が低下する可能性がある。そのため、ランプヒータに気体を供給して、ランプヒータの過度な温度上昇を抑制する技術が提案されている。
特開平０９−０９７７８１号公報
大量の薬液を温度調整するために、流体加熱装置の高出力化が要望されている。流体加熱装置が高出力化されても、ランプヒータの過度な温度上昇を抑制して、流体加熱装置の寿命の低下や早期故障を抑制できる技術が要望される。
本発明の態様は、流体加熱装置の高出力化とコンパクト化とを両立するため、ランプヒータ単体のパワーアップによらず、ランプヒータの本数を増やし、多数のランプヒータを１つの容器に配置したときに、ランプヒータの過度な温度上昇を抑制して、寿命の低下や早期故障を抑制することを目的とする。
本発明の態様に従えば、外筒部材及び前記外筒部材の内側に配置される内筒部材を有し、前記外筒部材の内面と前記内筒部材の外面との間の流体空間に流体が供給される容器と、前記内筒部材に配置されるランプヒータと、前記ランプヒータの先端側に配置され、給気口を有する第１ノズル部材と、前記第１ノズル部材の前記給気口から供給された第１気体を案内する第１案内機構と、を備え、前記内筒部材は、前記外筒部材の中心軸と直交する面内において前記外筒部材の中央に配置される中央内筒部材と、前記中央内筒部材の周囲に配置される複数の周辺内筒部材とを含み、前記ランプヒータは、前記中央内筒部材に配置される中央ランプヒータと、複数の前記周辺内筒部材のそれぞれに配置される周辺ランプヒータとを含み、前記第１案内機構は、前記中央ランプヒータの先端側に前記第１気体を案内する、流体加熱装置が提供される。
本発明の態様によれば、流体加熱装置が高出力化されても、ランプヒータの過度な温度上昇を抑制して、寿命の低下や早期故障を抑制することができる。
図１は、第１実施形態に係る流体システムの一例を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る流体加熱装置を模式的に示す斜視図である。 図３は、第１実施形態に係るケースの内部を示す図である。 図４は、第１実施形態に係るケースの内部を示す図である。 図５は、第１実施形態に係るランプヒータを示す側面図である。 図６は、第１実施形態に係るランプヒータを示す上面図である。 図７は、第１実施形態に係る保持部材を示す正面図である。 図８は、第１実施形態に係る保持部材を示す正面図である。 図９は、第１実施形態に係る容器を示す側面図である。 図１０は、第１実施形態に係る容器を示す正面図である。 図１１は、第１実施形態に係るランプヒータの支持機構を示す断面図である。 図１２は、第１実施形態に係るランプヒータの支持機構を示す断面図である。 図１３は、第１実施形態に係るランプヒータの支持機構を示す斜視図である。 図１４は、第１実施形態に係るランプヒータの支持機構を示す斜視図である。 図１５は、第１実施形態に係る冷却装置を示す斜視図である。 図１６は、第１実施形態に係る冷却装置を示す斜視図である。 図１７は、第１実施形態に係る冷却装置の作用を説明するための模式図である。 図１８は、第２実施形態に係るランプヒータの支持機構を示す斜視図である。 図１９は、第３実施形態に係るランプヒータの支持機構を示す斜視図である。 図２０は、第３実施形態に係る支持部材を示す斜視図である。 図２１は、第４実施形態に係るランプヒータの支持機構を示す斜視図である。 図２２は、第４実施形態に係るランプヒータの支持機構を示す斜視図である。 図２３は、第４実施形態に係るランプヒータの支持機構を示す斜視図である。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸と直交するＹ軸と平行な方向をＹ軸方向、水平面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。
第１実施形態．
［流体システム］
図１は、本実施形態に係る流体システム１の一例を模式的に示す図である。流体システム１は、処理槽２と、循環ポンプ３と、流体加熱装置４と、フィルタユニット５と、処理槽２と循環ポンプ３とを接続する第１接続管６と、循環ポンプ３と流体加熱装置４とを接続する第２接続管７と、流体加熱装置４とフィルタユニット５とを接続する第３接続管８と、フィルタユニット５と処理槽２とを接続する第４接続管９とを備える。
処理槽２、第１接続管６、循環ポンプ３、第２接続管７、流体加熱装置４、第３接続管８、フィルタユニット５、及び第４接続管９によって、流体の循環システム１０が形成される。
循環ポンプ３は、循環システム１０において流体を循環させる。循環ポンプ３は、第１接続管６を介して処理槽２から供給された流体を吸引して吐出する。循環ポンプ３から吐出された流体は、第２接続管７を介して流体加熱装置４に供給される。
流体加熱装置４は、第２接続管７を介して循環ポンプ３から供給された流体を加熱して、第３接続管８に送出する。フィルタユニット５は、第３接続管８を介して流体加熱装置４から供給された流体の異物を捕集する。フィルタユニット５により異物が除去された流体は、第４接続管９を介して処理槽２に供給される。
流体加熱装置４により加熱されフィルタユニット５により異物が除去された流体は、処理槽２に収容される。処理槽２に収容された流体により、半導体ウエハの洗浄及びフォトレジストの剥離のような半導体製造プロセスが実施される。流体として、半導体ウエハ洗浄用の薬液及びフォトレジスト剥離用の薬液のような半導体製造プロセスに使用される薬液が例示される。なお、流体加熱装置４により加熱される流体は、薬液以外の液体でもよい。
［流体加熱装置］
図２は、本実施形態に係る流体加熱装置４を模式的に示す斜視図である。流体加熱装置４は、ケース１１と、ケース１１の内部に配置される容器１２と、容器１２に保持される複数のランプヒータ１３とを備える。容器１２は、第２接続管７及び第３接続管８のそれぞれに接続される。循環ポンプ３からの流体は、第２接続管７を介して、容器１２に供給される。流体加熱装置４は、ランプヒータ１３の輻射熱により、容器１２に供給された流体を加熱する。ランプヒータ１３により加熱された流体は、第３接続管８を介して、フィルタユニット５に送出される。
図３及び図４のそれぞれは、本実施形態に係るケース１１の内部を示す図である。図３は、ケース１１の内部を−Ｙ側から見た図であり、図４は、ケース１１の内部を−Ｘ側から見た図である。
ケース１１の下面に脚部材１４が固定される。ケース１１は、脚部材１４を介して床面ＦＬに支持される。床面ＦＬは、水平面と平行である。
容器１２は、円筒状である。容器１２の中心軸ＡＸは、ＸＺ平面と平行である。容器１２は、容器保持機構１５に保持される。容器保持機構１５は、ケース１１の底面に固定される。容器保持機構１５は、水平面に対して容器１２の中心軸ＡＸが傾斜するように容器１２を保持する。中心軸ＡＸは、＋Ｘ方向に向かって＋Ｚ方向に傾斜する。水平面に対する中心軸ＡＸの角度は、例えば１［°］以上４［°］以下である。すなわち、中心軸ＡＸは、実質的にＸ軸と平行であるものの、水平面に対して僅かに傾斜する。
ランプヒータ１３は、Ｘ軸方向に長い。複数のランプヒータ１３が容器１２に保持される。図４に示すように、ランプヒータ１３は、ＹＺ平面と平行な面内において容器１２の中央に配置される中央ランプヒータ１３Ｃと、中央ランプヒータ１３Ｃの周囲に配置される複数の周辺ランプヒータ１３Ｓとを含む。本実施形態において、周辺ランプヒータ１３Ｓは、５本である。すなわち、本実施形態において、容器１２に保持されるランプヒータ１３は、全部で６本である。周辺ランプヒータ１３Ｓは、中央ランプヒータ１３Ｓの周囲において一定の間隔で配置される。
［ランプヒータ］
図５は、本実施形態に係るランプヒータ１３を示す側面図である。図６は、本実施形態に係るランプヒータ１３を示す上面図である。
ランプヒータ１３は、平行に配置される２本のランプ本体１６と、２本のランプ本体１６を保持する保持部材１７（第１保持部材）及び保持部材１８（第２保持部材）と、ランプ本体１６に接続される外部リード線１９とを有する。
ランプ本体１６は、封体２０と、フィラメント２１と、フィラメント２１の一端部（＋Ｘ側の端部）に接続される内部リード線２２と、フィラメント２１の他端部（−Ｘ側の端部）に接続される内部リード線２３と、内部リード線２２を介してフィラメント２１に接続される金属箔２４と、内部リード線２３を介してフィラメント２１に接続される金属箔２５とを有する。
ランプヒータ１３の一端部（＋Ｘ側の端部）は、外部リード線１９が配置されない先端側の端部である。ランプヒータ１３の他端部（−Ｘ側の端部）は、外部リード線１９が配置される配線側の端部である。
封体２０は、石英ガラス製の管部材である。光は、封体２０を透過可能である。封体２０は、内部空間を有する。封体２０の一端部（＋Ｘ側の端部）に封止部２６（第１封止部）が設けられる。封体２０の他端部（−Ｘ側の端部）に封止部２７（第２封止部）が設けられる。封止部２６及び封止部２７は、封体２０の内部空間を封止する。封体２０の内部空間に不活性ガス及びハロゲンガスが封入される。
フィラメント２１は、封体２０の内部空間に配置される。フィラメント２１は、例えばコイル状である。フィラメント２１は、通電により発光及び発熱する。本実施形態において、フィラメント２１は、タングステン製である。
内部リード線２２及び内部リード線２３は、封体２０の内部空間に配置される。内部リード線２２及び内部リード線２３のそれぞれは、タングステン製である。内部リード線２２は、フィラメント２１と金属箔２４とを接続する。内部リード線２３は、フィラメント２１と金属箔２５とを接続する。
封止部２６は、ランプ本体１６の先端側の一端部に設けられる。封止部２７は、ランプ本体１６の配線側の他端部に設けられる。封止部２６は、封体２０の一端部を封止する。封止部２７は、封体２０の他端部を封止する。封止部２６は、封体２０の一端部を加熱した状態で圧着することにより形成される。同様に、封止部２７は、封体２０の他端部を加熱した状態で圧着することにより形成される。
封体２０は、円筒状である。封止部２６及び封止部２７のそれぞれは、封体２０に連なるプレート状である。封体２０の一端部が圧着されることにより、封止部２６に表面２６Ｓが形成される。封体２０の他端部が圧着されることにより、封止部２７に表面２７Ｓが形成される。表面２６Ｓ及び表面２７Ｓのそれぞれは、平坦面である。
表面２６Ｓは、ＸＺ平面と平行な平坦面である。図６に示すように、一方のランプ本体１６の表面２６Ｓと他方のランプ本体１６の表面２６Ｓとは、平行である。一方のランプ本体１６の封止部２６と他方のランプ本体１６の封止部２６との間に間隙Ｇａが設けられる。
表面２７Ｓは、ＸＺ平面と平行な平坦面である。図６に示すように、一方のランプ本体１６の表面２７Ｓと他方のランプ本体１６の表面２７Ｓとは、平行である。一方のランプ本体１６の封止部２７と他方のランプ本体１６の封止部２７との間に間隙Ｇｂが設けられる。
金属箔２４は、内部リード線２２に接続される。金属箔２４は、モリブデン製である。金属箔２４は、封体２０の一部に挟まれるように封止部２６に配置される。封体２０の内部空間の一端部に金属箔２４が配置された状態で封体２０の一端部が圧着されることにより、金属箔２４は、封体２０の一部に挟まれるように封止部２６に配置される。金属箔２４の表面は、表面２６Ｓと平行である。
金属箔２５は、内部リード線２３に接続される。金属箔２５は、モリブデン製である。金属箔２５は、封体２０の一部に挟まれるように封止部２７に配置される。封体２０の内部空間の他端部に金属箔２５が配置された状態で封体２０の他端部が圧着されることにより、金属箔２５は、封体２０の一部に挟まれるように封止部２７に配置される。金属箔２５の表面は、表面２７Ｓと平行である。
２本のランプ本体１６のそれぞれが、封体２０と、フィラメント２１と、内部リード線２２と、内部リード線２３と、金属箔２４と、金属箔２５と、封止部２６と、封止部２７とを有する。
保持部材１７及び保持部材１８のそれぞれは、２本のランプ本体１６の相対位置を維持するように、２本のランプ本体１６の少なくとも一部を保持する。２本のランプ本体１６は、平行に配置される。保持部材１７は、一方のランプ本体１６の封止部２６の少なくとも一部及び他方のランプ本体１６の封止部２６の少なくとも一部を保持する。保持部材１８は、一方のランプ本体１６の封止部２７の少なくとも一部及び他方のランプ本体１６の封止部２７の少なくとも一部を保持する。保持部材１７及び保持部材１８は、セラミックス製である。
保持部材１７は、封止部２６の＋Ｘ側の一部を保持する。金属箔２４の−Ｘ側の端部は、保持部材１７の−Ｘ側の端部よりも−Ｘ側に配置される。すなわち、保持部材１７は、金属箔２４の全部を覆わず、金属箔２４の＋Ｘ側の端部を含む一部分を覆うように、封止部２６の一部を保持する。金属箔２４の−Ｘ側の端部を含む一部分は、保持部材１７の外部に現れる。
ランプヒータ１３の先端側において、一方のランプ本体１６の封止部２６に配置される金属箔２４と、他方のランプ本体１６の封止部２６に配置される金属箔２４とは、不図示の接続リード線を介して接続される。一対の金属箔２４は、接続リード線を介して通電可能である。接続リード線は、一方のランプ本体１６の金属箔２４の＋Ｘ側の端部と、他方のランプ本体１６の金属箔２４の＋Ｘ側の端部とを接続する。
保持部材１８は、封止部２７の−Ｘ側の端部を保持する。金属箔２５の＋Ｘ側の端部は、保持部材１８の＋Ｘ側の端部よりも＋Ｘ側に配置される。すなわち、保持部材１８は、金属箔２５の全部を覆わず、金属箔２５の−Ｘ側の端部を含む一部分を覆うように、封止部２７の一部を保持する。金属箔２５の＋Ｘ側の端部を含む一部分は、保持部材１８の外部に現れる。
ランプヒータ１３の配線側において、一方のランプ本体１６の封止部２７に配置される金属箔２５及び他方のランプ本体１６の封止部２７に配置される金属箔２５のそれぞれは、外部リード線１９に接続される。外部リード線１９は、一方のランプ本体１６の金属箔２５及び他方のランプ本体１６の金属箔２５のそれぞれに接続されるように２本設けられる。外部リード線１９は、金属箔２５の−Ｘ側の端部に接続される。
図７は、本実施形態に係る保持部材１７を示す正面図である。保持部材１７は、上面１７Ａと、下面１７Ｂと、側面１７Ｃと、側面１７Ｄとを有する。上面１７Ａは、ＸＹ平面と平行な平坦面である。下面１７Ｂは、上面１７Ａと平行な平坦面である。側面１７Ｃは、Ｙ軸方向において上面１７Ａの一端部と下面１７Ｂの一端部とを接続する。ＹＺ平面と平行な面内において、側面１７Ｃは、保持部材１７の中心から−Ｙ方向に突出する曲線状（円弧状）である。側面１７Ｄは、Ｙ軸方向において上面１７Ａの他端部と下面１７Ｂの他端部とを接続する。ＹＺ平面と平行な面内において、側面１７Ｄは、保持部材１７の中心から＋Ｙ方向に突出する曲線状（円弧状）である。
保持部材１７は、封止部２６が配置される支持孔１７Ｈを有する。封止部２６は、支持孔１７Ｈに挿入される。保持部材１７は、支持孔１７Ｈの内面で封止部２６を支持する。
図８は、本実施形態に係る保持部材１８を示す正面図である。保持部材１８は、上面１８Ａと、下面１８Ｂと、側面１８Ｃと、側面１８Ｄとを有する。保持部材１８の外形及び寸法は、保持部材１７の外形及び寸法と実質的に同一であるため、その説明を省略する。
保持部材１８は、封止部２７が配置される支持孔１８Ｈと、外部リード線１９が配置される支持孔１８Ｋとを有する。封止部２７は、支持孔１８Ｈに挿入される。外部リード線１９は、支持孔１８Ｋに挿入される。保持部材１８は、支持孔１８Ｈの内面で封止部２７を支持する。保持部材１８は、支持孔１８Ｋの内面で外部リード線１９を支持する。
一方の外部リード線１９が電源の陽極に接続され、他方の外部リード線１９が電源の陰極に接続される。電源から出力された電流は、一方の外部リード線１９及び一方のランプ本体１６の金属箔２５を介して、一方のランプ本体１６のフィラメント２１に供給される。一方のランプ本体１６のフィラメント２１を流れた電流は、一方のランプ本体１６の金属箔２４及び他方のランプ本体１６の金属箔２４を介して、他方のランプ本体１６のフィラメント２１に供給される。他方のランプ本体１６のフィラメント２１を流れた電流は、他方のランプ本体１６の金属箔２５及び他方の外部リード線１９を介して、電源に出力される。フィラメント２１に電流が流れることにより、フィラメント２１は発光及び発熱する。
［容器］
図９は、本実施形態に係る容器１２を示す側面図であって、一部を破断した断面図である。図１０は、本実施形態に係る容器１２を示す正面図である。
容器１２は、外筒部材２８と、外筒部材２８の一端部（＋Ｘ側の端部）に接続されるプレート部材２９と、外筒部材２８の他端部（−Ｘ側の端部）に接続されるプレート部材３０と、外筒部材２８の内側に配置される複数の内筒部材３１とを有する。
容器１２は、透明部材によって形成される。本実施形態において、容器１２は、透明な石英ガラス製である。すなわち、本実施形態において、外筒部材２８、プレート部材２９、プレート部材３０、及び複数の内筒部材３１のそれぞれが、透明な石英ガラスによって形成される。
外筒部材２８は、容器１２の外面を規定する。外筒部材２８は、円筒状である。外筒部材２８は、中心軸ＡＸの周囲に配置される。容器１２の中心軸ＡＸは、外筒部材２８の中心軸である。
プレート部材２９は、外筒部材２８の＋Ｘ側の端部に接続される。中心軸ＡＸと直交する面内において、プレート部材２９の外形は、円形である。外筒部材２８の＋Ｘ側の端部とプレート部材２９の周縁部とが接続される。プレート部材２９は、複数の内筒部材３１のそれぞれが配置される複数の開口を有する。
プレート部材３０は、外筒部材２８の−Ｘ側の端部に接続される。中心軸ＡＸと直交する面内において、プレート部材３０の外形は、円形である。外筒部材２８の−Ｘ側の端部とプレート部材３０の周縁部とが接続される。プレート部材３０は、複数の内筒部材３１のそれぞれが配置される複数の開口を有する。
内筒部材３１は、外筒部材２８の内側に複数配置される。内筒部材３１は、円筒状である。内筒部材３１は、内筒部材３１の中心軸ＢＸと外筒部材２８の中心軸ＡＸとが平行となるように、プレート部材２９及びプレート部材３０に支持される。複数の内筒部材３１の中心軸ＢＸのそれぞれは、平行である。
Ｘ軸方向において内筒部材３１の中心よりも＋Ｘ側の一部分は、プレート部材２９の開口に配置される。内筒部材３１の外面とプレート部材２９の開口の内面とが接続される。Ｘ軸方向において内筒部材３１の中心よりも−Ｘ側の一部分は、プレート部材３０の開口に配置される。内筒部材３１の外面とプレート部材３０の開口の内面とが接続される。
内筒部材３１の一端部３１Ａ（＋Ｘ側の端部）は、プレート部材２９よりも＋Ｘ方向に突出する。すなわち、内筒部材３１の一端部３１Ａは、プレート部材２９の＋Ｘ側の表面よりも＋Ｘ側に配置される。
内筒部材３１の他端部３１Ｂ（−Ｘ側の端部）は、プレート部材３０よりも−Ｘ方向に突出する。すなわち、内筒部材３１の他端部３１Ｂは、プレート部材３０の−Ｘ側の表面よりも−Ｘ側に配置される。
図１０に示すように、内筒部材３１は、外筒部材２８の中心軸ＡＸと直交する面内において外筒部材２８の中央に配置される中央内筒部材３１Ｃと、中央内筒部材３１Ｃの周囲に配置される複数の周辺内筒部材３１Ｓとを含む。本実施形態において、周辺内筒部材３１Ｓは、５つである。すなわち、本実施形態において、内筒部材３１は、全部で６つである。周辺内筒部材３１Ｓは、中央内筒部材３１Ｃの周囲において一定の間隔で配置される。
本実施形態において、中央内筒部材３１Ｃは、外筒部材２８の中心軸ＡＸと直交する面内において外筒部材２８の中心に配置される。中央内筒部材３１Ｃの中心軸ＢＸと外筒部材２８の中心軸ＡＸとは一致する。なお、中央内筒部材３１Ｃは、外筒部材２８の中心から外れた位置に配置されてもよい。中央内筒部材３１Ｃの中心軸ＢＸと外筒部材２８の中心軸ＡＸとは一致しなくてもよい。
容器１２は、ランプヒータ１３が配置されるランプ空間３２と、加熱対象の流体が供給される流体空間３３とを有する。
ランプ空間３２は、内筒部材３１の内側の空間である。中央内筒部材３１Ｃのランプ空間３２に、中央ランプヒータ１３Ｃが配置される。複数の周辺内筒部材３１Ｓのランプ空間３２のそれぞれに、周辺ランプヒータ１３Ｓが配置される。
流体空間３３は、外筒部材２８の内面と内筒部材３１の外面との間に規定される。本実施形態において、流体空間３３は、外筒部材２８の内面と、プレート部材２９の内面と、プレート部材３０の内面と、内筒部材３１の外面との間の空間である。第２接続管７は、流体空間３３の−Ｘ側且つ−Ｚ側の部分に接続される。第３接続管８は、流体空間３３の＋Ｘ側且つ＋Ｚ側の部分に接続される。流体は、第２接続管７を介して、流体空間３３に供給される。
ランプ空間３２と流体空間３３とは、内筒部材３１によって区画されている。ランプ空間３２に配置されたランプヒータ１３と、流体空間３３に供給された流体とは、接触しない。
ランプ空間３２に配置されているランプヒータ１３に電流が供給されると、ランプヒータ１３のフィラメント２１が発光及び発熱する。ランプヒータ１３から発生した光は、内筒部材３１を介して、流体空間３３の流体に照射され、ランプヒータ１３から発生した熱は、内筒部材３１を介して、流体空間３３の流体に伝達される。流体空間３３の流体は、ランプヒータ１３の輻射熱により加熱される。
本実施形態においては、複数（６つ）のランプ空間３２が設けられ、複数のランプ空間３２のそれぞれにランプヒータ１３が設けられる。流体空間３３の流体は、複数の方向から、ランプヒータ１３の輻射熱を受けることができる。これにより、流体空間３３に供給される流体が大量でも、流体は効率良く加熱される。
流体空間３３において加熱された流体は、第３接続管８を介して、流体空間３３の外部に送出される。図１を参照して説明したように、加熱された流体は、処理槽２に供給される。
［支持機構］
次に、本実施形態に係るランプヒータ１３の支持機構について説明する。内筒部材３１の＋Ｘ側の端部に支持機構３４が配置される。内筒部材３１の−Ｘ側の端部に支持機構３５が配置される。
本実施形態において、６本のランプヒータ１３の寸法、構造、及び機能は同一である。６つの内筒部材３１の寸法、構造、及び機能は同一である。支持機構３４及び支持機構３５は、６本のランプヒータ１３及び６つの内筒部材３１のそれぞれに設けられる。６つの支持機構３４の寸法、構造、及び機能は同一である。６つの支持機構３５の寸法、構造、及び機能は同一である。
図１１は、本実施形態に係るランプヒータ１３の支持機構３４を＋Ｚ側から見た断面図である。図１２は、本実施形態に係るランプヒータ１３の支持機構３４を−Ｙ側から見た断面図である。図１３は、本実施形態に係るランプヒータ１３の支持機構３４を示す斜視図である。
ランプヒータ１３の先端側の一部は、支持機構３４を介して、内筒部材３１に支持される。本実施形態において、ランプヒータ１３の先端側の一部は、内筒部材３１の一端部３１Ａよりも＋Ｘ側に突出する。支持機構３４は、ランプヒータ１３の先端側の一部が内筒部材３１の外側に配置された状態で、ランプヒータ１３の少なくとも一部を支持する。
中央ランプヒータ１３Ｃの先端側の一部、及び周辺ランプヒータ１３Ｃの先端側の一部のそれぞれが、内筒部材３１の一端部３１Ａの外側に配置される。
内筒部材３１の外側に配置されるランプヒータ１３の先端側の一部は、ランプヒータ１３の＋Ｘ側の一端部を含む。本実施形態において、内筒部材３１の外側に配置されるランプヒータ１３の先端側の一部は、ランプヒータ１３の封止部２６及び保持部材１７を含む。支持機構３４は、ランプヒータ１３の封止部２６及び保持部材１７が内筒部材３１の外側に配置された状態で、保持部材１７を支持する。
すなわち、本実施形態においては、保持部材１７が内筒部材３１の一端部３１Ａよりも＋Ｘ側に配置される。また、封止部２６の金属箔２４の少なくとも一部が、内筒部材３１の一端部３１Ａよりも＋Ｘ側に配置される。支持機構３４は、保持部材１７及び封止部２６の金属箔２４の少なくとも一部が内筒部材３１の外側に配置されるように、ランプヒータ１３を支持する。
支持機構３４は、Ｚ軸方向における保持部材１７の移動を規制する第１支持部材３６と、Ｙ軸方向における保持部材１７の移動を規制する第２支持部材３７とを有する。
第１支持部材３６は、金属製のワイヤ状（丸棒状）の部材である。第１支持部材３６は、弾性変形可能である。第１支持部材３６は、保持部材１７の上面１７Ａに接触する第１接触部３６Ａと、保持部材１７の下面１７Ｂに接触する第２接触部３６Ｂと、第１接触部３６Ａと第２接触部３６Ｂとを連結する連結部３６Ｃと、第１接触部３６Ａに連結される第１挿入部３６Ｄと、第２接触部３６Ｂに連結される第２挿入部３６Ｅとを有する。
連結部３６Ｃは、保持部材１７の＋Ｘ側の端面１７Ｅと対向する。第１挿入部３６Ｄは、内筒部材３１の上部に設けられる第１貫通孔３８Ａに挿入される。第２挿入部３６Ｅは、内筒部材３１の下部に設けられる第２貫通孔３８Ｂに挿入される。第１挿入部３６Ｄは、第１貫通孔３８Ａに挿入可能な突起部を含む。第２挿入部３６Ｅは、第２貫通孔３８Ｂに挿入可能な突起部を含む。第１貫通孔３８Ａは、プレート部材２９よりも＋Ｘ側の内筒部材３１の上部において、内筒部材３１の外面と内面とを貫通する。第２貫通孔３８Ｂは、プレート部材２９よりも＋Ｘ側の内筒部材３１の下部において、内筒部材３１の外面と内面とを貫通する。第１挿入部３６Ｄは、内筒部材３１の内側から第１貫通孔３８Ａに挿入される。第２挿入部３６Ｅは、内筒部材３１の内側から第２貫通孔３８Ｂに挿入される。
第２支持部材３７は、金属製の薄板状の部材である。第２支持部材３７は、弾性変形可能である。第２支持部材３７は、保持部材１７の側面１７Ｃに接触する第３接触部３７Ａと、保持部材１７の側面１７Ｄに接触する第４接触部３７Ｂと、第３接触部３７Ａと第４接触部３７Ｂとを連結する連結部３７Ｃと、内筒部材３１を挟む挟持部３７Ｄ及び挟持部３７Ｅとを有する。
連結部３７Ｃは、保持部材１７の＋Ｘ側の端面１７Ｅと対向する。挟持部３７Ｄは、内筒部材３１の−Ｙ側の外面に接触する。挟持部３７Ｅは、内筒部材３１の＋Ｙ側の外面に接触する。第２支持部材３７の弾性変形により、挟持部３７Ｄと挟持部３７Ｅとは、内筒部材３１を挟み付ける。
本実施形態においては、第１支持部材３６と第２支持部材３７とによって保持部材１７が支持される。第１支持部材３６と第２支持部材３７との間に開口Ｍａが設けられる。開口Ｍａにおいて、保持部材１７及び封止部２６は、支持機構３４に覆われない。保持部材１７の少なくとも一部及び封止部２６の少なくとも一部は、開口Ｍａを介して、ケース１１の内部空間に面する。
また、中心軸ＢＸと直交する面内において、保持部材１７の外形は、内筒部材３１の内径よりも小さい。保持部材１７の上面１７Ａと内筒部材３１の内面との間に十分な間隙が設けられる。保持部材１７の下面１７Ｂと内筒部材３１の内面との間に十分な間隙が設けられる。
図１４は、本実施形態に係るランプヒータ１３の支持機構３５を示す斜視図である。ランプヒータ１３の配線側の一部は、内筒部材３１の他端部３１Ｂよりも＋Ｘ側に配置される。内筒部材３１の内側に配置されるランプヒータ１３の配線側の一部は、ランプヒータ１３の−Ｘ側の一端部を含む。本実施形態において、内筒部材３１の内側に配置されるランプヒータ１３の配線側の一部は、ランプヒータ１３の封止部２７及び保持部材１８を含む。すなわち、封止部２７及び保持部材１８は、内筒部材３１の内側に配置される。支持機構３５は、ランプヒータ１３が内筒部材３１の他端部３１Ｂから外側に出ることを抑制する。
支持機構３５は、保持部材１８の−Ｘ側の端面１８Ｅに対向する支持部材３９を含む。支持部材３９は、金属製の薄板状の部材である。支持部材３９は、弾性変形可能である。支持部材３９は、内筒部材３１の上部に設けられた貫通孔４０Ａに挿入される挿入部３９Ｂと、内筒部材３１の下部に設けられた貫通孔４０Ｂに挿入される挿入部３９Ｃと、挿入部３９Ｂと挿入部３９Ｃとを連結する連結部３９Ａとを有する。
連結部３９Ａは、保持部材１８の−Ｘ側の端面１８Ｅと対向する。貫通孔４０Ａは、プレート部材３０よりも−Ｘ側の内筒部材３１の上部において、内筒部材３１の外面と内面とを貫通する。貫通孔４０Ｂは、プレート部材３０よりも−Ｘ側の内筒部材３１の下部において、内筒部材３１の外面と内面とを貫通する。挿入部３９Ｂは、貫通孔４０Ａに挿入可能な突起部を含む。挿入部３９Ｃは、貫通孔４０Ｂに挿入可能な突起部を含む。挿入部３９Ｂは、内筒部材３１の内側から貫通孔４０Ａに挿入される。挿入部３９Ｃは、内筒部材３１の内側から貫通孔４０Ｂに挿入される。
本実施形態においては、支持部材３９によって保持部材１８が内筒部材３１の外側に移動することが規制される。支持部材３９の周囲に開口Ｍｂが設けられる。開口Ｍｂにおいて、保持部材１８及び封止部２７は、支持機構３５に覆われない。保持部材１８の少なくとも一部及び封止部２７の少なくとも一部は、開口Ｍｂを介して、ケース１１の内部空間に面する。
上述のように、６本のランプヒータ１３、６つの内筒部材３１、６つの支持機構３４、及び６つの支持機構３５のそれぞれの寸法、構造、及び機能は同一である。本実施形態において、複数のランプヒータ１３のそれぞれは、内筒部材３１の中心軸ＢＸの回転方向における姿勢が一致するように、内筒部材３１に配置される。すなわち、複数のランプヒータ１３のそれぞれは、保持部材１７の平坦面である上面１７Ａ及び下面１７Ｂが水平方向から見て上下になるように、内筒部材３１に固定される。例えば図１１に示したように、複数のランプヒータ１３のそれぞれは、封止部２６の表面２６ＳとＸＺ平面とが平行となるように、支持機構３４に支持される。
また、図３等を参照して説明したように、容器保持機構１５は、外筒部材２８の中心軸ＡＸが＋Ｘ方向に向かって＋Ｚ方向に傾斜するように、容器１２を保持する。上述したように、外筒部材２８の中心軸ＡＸと内筒部材３１の中心軸ＢＸとは平行である。すなわち、容器保持機構１５は、内筒部材３１の一端部３１Ａ（＋Ｘ側の端部、先端側の端部）が内筒部材３１の他端部３１Ｂ（−Ｘ側の端部、配線側の端部）よりも上方に配置されるように、容器１２を保持する。内筒部材３１の一端部３１Ａには、封止部２６を含むランプヒータ１３の先端側の端部が配置される。内筒部材３１の他端部３１Ｂには、封止部２７を含むランプヒータ１３の配線側の端部が配置される。ランプヒータ１３が内筒部材３１に配置された状態で、封止部２６を含むランプヒータ１３の先端側の端部は、封止部２７を含むランプヒータ１３の配線側の端部よりも上方に配置される。
［冷却装置］
流体加熱装置４は、ランプヒータ１３を冷却する冷却装置５０を備える。冷却装置５０は、ランプヒータ１３に気体を供給して、ランプヒータ１３を冷却する。
図１５及び図１６のそれぞれは、本実施形態に係る冷却装置５０を示す斜視図である。図１５は、ランプヒータ１３の＋Ｘ側の端部を含むランプヒータ１３の先端側を冷却する冷却装置５０の少なくとも一部を示す。図１６は、ランプヒータ１３の−Ｘ側の端部を含むランプヒータ１３の配線側を冷却する冷却装置５０の少なくとも一部を示す。
図１５に示すように、冷却装置５０は、ランプヒータ１３の先端側に配置され、給気口５１を有するノズル部材５２（第１ノズル部材）と、ノズル部材５２の給気口５１から供給された気体（第１気体）をランプヒータ１３の先端側に案内する案内機構５３（第１案内機構）とを有する。給気口５１から供給される気体は、例えば空気である。
ノズル部材５２は、ランプヒータ１３の先端側（図５参照）に配置される。ノズル部材５２の給気口５１は、ランプヒータ１３の先端側に気体を供給する。案内機構５３は、ランプヒータ１３の先端側において気体を案内する。
案内機構５３は、中央ランプヒータ１３Ｃの先端側に給気口５１から供給された気体を案内する。
給気口５１は、中央ランプヒータ１３Ｃの＋Ｘ側の端部を含む中央ランプヒータ１３Ｃの先端側を冷却するために気体を供給する。案内機構５３は、中央内筒部材３１Ｃの一端部３１Ａよりも＋Ｘ側の外側に配置されている中央ランプヒータ１３Ｃの先端側の封止部２６及び保持部材１７に気体を案内する。給気口５１から供給された気体は、案内機構５３に案内されて、中央ランプヒータ１３Ｃの封止部２６及び保持部材１７に供給される。
ノズル部材５２は、容器１２の＋Ｘ側の端部において、複数の内筒部材３１の下方に配置される。給気口５１は、ノズル部材５２の上面５２Ａに設けられる。給気口５１は、Ｙ軸方向に２つ設けられる。給気口５１は、Ｙ軸方向において外筒部材２８の中心軸ＡＸよりも−Ｙ側に配置される給気口５１Ａと、＋Ｙ側に配置される給気口５１Ｂとを含む。Ｙ軸方向において、給気口５１Ａと給気口５１Ｂとの距離は、内筒部材３１の寸法よりも大きい。
Ｙ軸方向において、中央内筒部材３１Ｃの位置と中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓの位置とは等しい。Ｙ軸方向において、中央ランプヒータ１３Ｃの位置と中央ランプヒータ１３Ｃの直下の周辺ランプヒータ１３Ｓの位置とは等しい。
Ｙ軸方向において、給気口５１Ａは、中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓよりも−Ｙ側に配置される。Ｙ軸方向において、給気口５１Ｂは、中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓよりも＋Ｙ側に配置される。給気口５１Ａ及び給気口５１Ｂのそれぞれは、＋Ｚ方向に気体を供給する。
案内機構５３は、給気口５１Ａから供給された気体を中央ランプヒータ１３Ｃに案内する案内部材５３Ａと、給気口５１Ｂから供給された気体を中央ランプヒータ１３Ｃに案内する案内部材５３Ｂとを含む。
案内部材５３Ａは、ノズル部材５２の−Ｙ側の側面に支持される。案内部材５３Ａの下端部が、ノズル部材５２の−Ｙ側の側面に固定される。
案内部材５３Ｂは、ノズル部材５２の＋Ｙ側の側面に支持される。案内部材５３Ｂの下端部が、ノズル部材５２の＋Ｙ側の側面に固定される。
案内部材５３Ａは、給気口５１Ａよりも−Ｙ側に配置される。案内部材５３Ａは、Ｚ軸方向において、ノズル部材５２の上面５２Ａと中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓの少なくとも一部との間に配置される案内面５４と、案内面５４の上方に配置され、＋Ｚ方向に向かって＋Ｙ方向に傾斜する案内面５５とを有する。
案内面５４は、ＸＺ平面と実質的に平行である。Ｚ軸方向において、案内面５４の上端部の位置と、中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓの少なくとも一部の位置とは一致する。案内面５５は、案内面５４の上端部に接続される下端部と、上端部とを有する。Ｙ軸方向において、案内面５５の上端部は、案内面５５の下端部よりも中央ランプヒータ１３Ｃに近い。案内面５５は、＋Ｚ方向に向かって中央ランプヒータ１３Ｃに近付くように傾斜する。
案内部材５３Ｂは、給気口５１Ｂよりも＋Ｙ側に配置される。案内部材５３Ｂは、Ｚ軸方向において、ノズル部材５２の上面５２Ａと中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓの少なくとも一部との間に配置される案内面５６と、案内面５６の上方に配置され、＋Ｚ方向に向かって−Ｙ方向に傾斜する案内面５７とを有する。
案内面５６は、ＸＺ平面と実質的に平行である。Ｚ軸方向において、案内面５６の上端部の位置と、中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓの少なくとも一部の位置とは一致する。案内面５７は、案内面５６の上端部に接続される下端部と、上端部とを有する。Ｙ軸方向において、案内面５７の上端部は、案内面５７の下端部よりも中央ランプヒータ１３Ｃに近い。案内面５７は、＋Ｚ方向に向かって中央ランプヒータ１３Ｃに近付くように傾斜する。
案内機構５３に案内される気体（第１気体）により、中央ランプヒータ１３Ｃの先端側は、周辺ランプヒータ１３Ｓの先端側よりも重点的に冷却される。
図１６に示すように、冷却装置５０は、ランプヒータ１３の配線側に配置され、給気口５８を有するノズル部材５９（第２ノズル部材）と、ノズル部材５９の給気口５８から供給された気体（第２気体）をランプヒータ１３の配線側に案内する案内機構６０（第２案内機構）とを有する。給気口５８から供給される気体は、例えば空気である。
ノズル部材５９は、ランプヒータ１３の配線側（図５参照）に配置される。ノズル部材５９の給気口５８は、ランプヒータ１３の配線側に気体を供給する。案内機構６０は、ランプヒータ１３の配線側において気体を案内する。
案内機構６０は、中央ランプヒータ１３Ｃの配線側に給気口５８から供給された気体を案内する。
給気口５８は、中央ランプヒータ１３Ｃの−Ｘ側の端部を含む中央ランプヒータ１３Ｃの配線側を冷却するために気体を供給する。案内機構６０は、中央内筒部材３１Ｃの他端部３１Ｂよりも＋Ｘ側の内側に配置されている中央ランプヒータ１３Ｃの配線側の封止部２７及び保持部材１８に気体を案内する。給気口５８から供給された気体は、案内機構６０に案内されて、中央ランプヒータ１３Ｃの封止部２７及び保持部材１８に供給される。
ノズル部材５９は、容器１２の−Ｘ側の端部において、複数の内筒部材３１の下方に配置される。給気口５８は、ノズル部材５９の上面５９Ａに設けられる。給気口５８は、Ｙ軸方向に２つ設けられる。給気口５８は、Ｙ軸方向において外筒部材２８の中心軸ＡＸよりも＋Ｙ側に配置される給気口５８Ａと、−Ｙ側に配置される給気口５８Ｂとを含む。Ｙ軸方向において、給気口５８Ａと給気口５８Ｂとの距離は、内筒部材３１の寸法よりも大きい。
Ｙ軸方向において、中央内筒部材３１Ｃの位置と中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓの位置とは、等しい。Ｙ軸方向において、中央ランプヒータ１３Ｃの位置と中央ランプヒータ１３Ｃの直下の周辺ランプヒータ１３Ｓの位置とは、等しい。
Ｙ軸方向において、給気口５８Ａは、中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓよりも＋Ｘ側に配置される。Ｙ軸方向において、給気口５８Ｂは、中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓよりも−Ｘ側に配置される。給気口５８Ａ及び給気口５８Ｂのそれぞれは、＋Ｚ方向に気体を供給する。
案内機構６０は、給気口５８Ａから供給された気体を中央ランプヒータ１３Ｃに案内する案内部材６０Ａと、給気口５８Ｂから供給された気体を中央ランプヒータ１３Ｃに案内する案内部材６０Ｂとを含む。
案内部材６０Ａは、ノズル部材５９の＋Ｙ側の側面に支持される。案内部材６０Ａの下端部が、ノズル部材５９の＋Ｙ側の側面に固定される。
案内部材６０Ｂは、ノズル部材５９の−Ｙ側の側面に支持される。案内部材６０Ｂの下端部が、ノズル部材５９の−Ｙ側の側面に固定される。
案内部材６０Ａは、給気口５８Ａよりも＋Ｙ側に配置される。案内部材６０Ａは、Ｚ軸方向において、ノズル部材５９の上面５９Ａと中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓの少なくとも一部との間に配置される案内面６１と、案内面６１の上方に配置され、＋Ｚ方向に向かって−Ｙ方向に傾斜する案内面６２とを有する。
案内面６１は、ＸＺ平面と実質的に平行である。Ｚ軸方向において、案内面６１の上端部の位置と、中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓの少なくとも一部の位置とは一致する。案内面６２は、案内面６１の上端部に接続される下端部と、上端部とを有する。Ｙ軸方向において、案内面６２の上端部は、案内面６２の下端部よりも中央ランプヒータ１３Ｃに近い。案内面６２は、＋Ｚ方向に向かって中央ランプヒータ１３Ｃに近付くように傾斜する。
案内部材６０Ｂは、給気口５８Ｂよりも−Ｙ側に配置される。案内部材６０Ｂは、Ｚ軸方向において、ノズル部材５９の上面５９Ａと中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓの少なくとも一部との間に配置される案内面６３と、案内面６３の上方に配置され、＋Ｚ方向に向かって＋Ｙ方向に傾斜する案内面６４とを有する。
案内面６３は、ＸＺ平面と実質的に平行である。Ｚ軸方向において、案内面６３の上端部の位置と、中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓの少なくとも一部の位置とは一致する。案内面６４は、案内面６３の上端部に接続される下端部と、上端部とを有する。Ｙ軸方向において、案内面６４の上端部は、案内面６４の下端部よりも中央ランプヒータ１３Ｃに近い。案内面６４は、＋Ｚ方向に向かって中央ランプヒータ１３Ｃに近付くように傾斜する。
案内機構６０に案内される気体（第２気体）により、中央ランプヒータ１３Ｃの配線側は、周辺ランプヒータ１３Ｓの配線側よりも重点的に冷却される。
本実施形態において、ノズル部材５２の給気口５１から供給される気体（第１気体）の単位時間当たりの流量は、ノズル部材５９の給気口５８から供給される気体（第２気体）の単位時間当たりの流量よりも多い。
図１５に示すように、ノズル部材５２は、第１供給管６５に接続される。図１６に示すように、ノズル部材５９は、第２供給管６６に接続される。図３及び図４に示すように、第１供給管６５及び第２供給管６６は、気体供給管６７を介して、気体供給源６８に接続される。気体供給源６８から送出された気体は、気体供給管６７を流れた後、第１供給管６５及び第２供給管６６のそれぞれに分配される。第１供給管６５に分配された気体は、ノズル部材５２に供給され、給気口５１から中央ランプヒータ１３Ｃの先端側に供給される。第２供給管６６に分配された気体は、ノズル部材５９に供給され、給気口５８から中央ランプヒータ１３Ｃの配線側に供給される。
本実施形態において、第１供給管６５に分配される気体の流量は、第２供給管６６に分配される気体の流量よりも多い。本実施形態においては、第２供給管６６にバッフルが配置される。第２供給管６６にバッフルが設けられることにより、第１供給管６５を流れる気体の流量が第２供給管６６を流れる気体の流量よりも多くなるように、気体供給源６８から送出された気体が第１供給管６５と第２供給管６６とのそれぞれに分配される。
［作用］
図１７は、本実施形態に係る冷却装置５０の作用を説明するための模式図である。流体（薬液）を加熱するために、第２接続管７を介して流体空間３３に流体が供給される。また、内筒部材３１に配置されている複数のランプヒータ１３のそれぞれに電流が供給される。ランプヒータ１３に電流が供給されることにより、ランプヒータ１３は、発光及び発熱する。ランプヒータ１３が発光及び発熱することにより、流体空間３３の流体は、ランプヒータ１３の輻射熱で加熱される。加熱された流体は、流体空間３３から第３接続管８に送出される。
封止部２６及び封止部２７が過度に温度上昇すると、金属箔２４及び金属箔２５が熱膨張する。その結果、封止部２６及び封止部２７の封止機能が損なわれる。封止部２６及び封止部２７の封止機能が損なわれると、ランプヒータ１３の性能が低下する。
封止部２６は、封止部２７に比べて加熱し易い。すなわち、封止部２７は、外部リード線１９に接続されているため、封止部２７の熱は、外部リード線１９を介して放出される可能性が高い。封止部２６は、外部リード線１９と接続されていないため、過度に温度上昇する可能性が高い。
本実施形態においては、封止部２６を含むランプヒータ１３の先端側の一部が、内筒部材３１の外側に配置される。これにより、封止部２６の熱は、内筒部材３１に留まらずに、ケース１１の内部空間に放出される。したがって、封止部２６の過度な温度上昇が抑制される。
中央ランプヒータ１３Ｃは、複数の周辺ランプヒータ１３Ｓに囲まれている。そのため、中央ランプヒータ１３Ｃに供給される電流値と周辺ランプヒータ１３Ｓに供給される電流値とが等しくても、中央ランプヒータ１３Ｃは周辺ランプヒータ１３Ｓよりも過度に温度上昇する可能性が高い。
本実施形態においては、中央ランプヒータ１３Ｃの封止部２６に気体を供給する冷却装置５０が設けられる。図１７に示すように、ノズル部材５２の給気口５１から供給された気体は、案内部材５３Ａ及び案内部材５３Ｂと中央内筒部材３１Ｃの直下の周辺内筒部材３１Ｓとの間を通過した後、案内機構５３に案内されて、中央ランプヒータ１３Ｃの封止部２６に供給される。中央ランプヒータ１３Ｃの封止部２６は、給気口５１から供給された気体により冷却される。これにより、中央ランプヒータ１３Ｃの封止部２６の過度な温度上昇が抑制される。
本実施形態においては、案内機構５３に案内される気体により、中央ランプヒータ１３Ｃの先端側が、周辺ランプヒータ１３Ｓの先端側に比べて重点的に冷却される。
図１１等を参照して説明したように、中央ランプヒータ１３Ｃは、封止部２６の表面２６ＳとＸＺ平面とが平行となるように、支持機構３４に支持される。また、２つの封止部２６の間に間隙Ｇａが形成される。そのため、中央ランプヒータ１３Ｃの封止部２６の下方の給気口５１から供給された気体は、封止部２６の表面２６Ｓに十分に接触しながら、封止部２６の表面２６Ｓに沿って上方に流れることができる。したがって、封止部２６は、効果的に冷却される。
また、支持機構３４は、第１支持部材３６と第２支持部材３７とを含み、第１支持部材３６と第２支持部材３７との間に開口Ｍａが設けられる。開口Ｍａにおいて、保持部材１７及び封止部２６は、支持機構３４に覆われない。そのため、給気口５１から供給された気体は、保持部材１７の表面にも十分に接触することができる。したがって、保持部材１７も効果的に冷却される。
また、中央ランプヒータ１３Ｃの先端側のみならず、中央ランプヒータ１３Ｃの配線側にも、ノズル部材５９の給気口５８から気体が供給される。給気口５８から供給された気体は、案内機構６０により中央ランプヒータ１３Ｃの封止部２７に供給される。これにより、封止部２７の過度な温度上昇が抑制され、封止部２７の封止機能が損なわれることが抑制される。
なお、本実施形態においては、封止部２７及び保持部材１８を含むランプヒータ１３の配線側の端部は、内筒部材３１の内側に配置される。そのため、ノズル部材５９の給気口５８から供給された気体は、ランプヒータ１３の配線側の封止部２７及び保持部材１８を含むに直接的に当らない可能性がある。案内機構６０に案内される気体がランプヒータ１３の配線側の外部リード線１９に当たることにより、外部リード線１９が冷却されるため、外部リード線１９に接続されているランプヒータ１３の配線側の端部も、外部リード線１９を介して十分に冷却される。また、案内機構６０に案内される気体により、中央ランプヒータ１３Ｃの配線側の外部リード線１９が、周辺ランプヒータ１３Ｓの配線側の外部リード線１９に比べて重点的に冷却される。これにより、中央ランプヒータ１３Ｃは、周辺ランプヒータ１３Ｓに比べて重点的に冷却される。
また、上述したように、外部リード線１９が接続されていない封止部２６は、外部リード線１９が接続されている封止部２７に比べて、温度上昇する可能性が高い。本実施形態においては、ノズル部材５２の給気口５１から封止部２６に供給される気体の流量は、ノズル部材５９の給気口５８から封止部２７に供給される気体の流量よりも多い。そのため、封止部２６を効果的に冷却することができる。
また、本実施形態においては、容器保持機構１５は、内筒部材３１の一端部３１Ａが内筒部材３１の他端部３１Ｂよりも上方に配置されるように、容器１２を支持する。これにより、内筒部材３１の内側で温度上昇して比重が小さくなった気体は、重力作用（対流作用）により、内筒部材３１の一端部３１Ａ側の開口から流出することができる。一端部３１Ａにおいては、保持部材１７が内筒部材３１の外側に配置されており、内筒部材３１の内面と保持部材１７の上面１７Ａ及び下面１７Ｂとの間に十分な間隙が形成されている。そのため、内筒部材３１の内側で温度上昇して比重が小さくなった気体は、内筒部材３１の内面と保持部材１７の上面１７Ａ及び下面１７Ｂとの間の間隙を介して円滑に放出される。
［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、流体加熱装置４は、中央ランプヒータ１３Ｃと周辺ランプヒータ１３Ｓとを備えるので、流体加熱装置４をコンパクトにしつつ、高出力で流体を加熱することができる。流体空間３３に大量の流体が供給されても、中央ランプヒータ１３Ｃの輻射熱と周辺ランプヒータ１３Ｓの輻射熱とにより、流体を効果的に加熱することができる。
本実施形態においては、中央ランプヒータ１３Ｃの周囲に複数の周辺ランプヒータ１３Ｓが配置され、それら複数のランプヒータ１３が１つの容器１２に配置されるため、流体加熱装置４の高出力化とコンパクト化とを両立することができる。一方、中央ランプヒータ１３Ｃは、周辺ランプヒータ１３Ｓに囲まれているため、中央ランプヒータ１３Ｃは、過度に温度上昇する可能性が高い。本実施形態によれば、給気口５１を有するノズル部材５２と、ノズル部材５２の給気口５１から供給された気体を中央ランプヒータ１３Ｃに案内する案内機構５３とが設けられる。中央ランプヒータ１３Ｃに冷却用の気体が十分に供給されることにより、流体加熱装置４が高出力化されても、中央ランプヒータ１３Ｃの過度な温度上昇が抑制される。したがって、流体加熱装置４の性能の低下が抑制される。
上述のように、封止部２６及び封止部２７が過度に温度上昇すると、金属箔２４及び金属箔２５が熱膨張し、封止部２６及び封止部２７の封止機能が損なわれる可能性がある。本実施形態によれば、封止部２６及び封止部２７に冷却用の気体が供給されるので、封止部２６及び封止部２７の封止機能が損なわれることが抑制される。また、保持部材１７及び保持部材１８にも冷却用の気体が供給されることにより、封止部２６及び封止部２７の過度な温度上昇が効果的に抑制される。
外部リード線１９が接続されていない封止部２６は、外部リード線１９が接続されている封止部２７よりも温度上昇する可能性が高い。本実施形態においては、封止部２６が内筒部材３１の外側に配置されるので、封止部２６の放熱効果を高めることができる。また、保持部材１７が支持機構３４に支持されるので、内筒部材３１と封止部２６及び保持部材１７との相対位置が維持される。
また、気体供給源６８から供給された気体は、第１供給管６５及び第２供給管６６に分配される。給気口５１から封止部２６に供給される気体の流量は、給気口５８から封止部２７に供給される気体の流量よりも多い。気体供給源６８の数を低減した状態で、封止部２６を効果的に冷却することができる。
また、内筒部材３１の一端部３１Ａは、内筒部材３１の他端部３１Ｂよりも上方に配置される。そのため、内筒部材３１の内側において加熱されて比重が小さくなった気体は、重力作用（対流作用）により、内筒部材３１の一端部３１Ａの開口から円滑に放出される。また、内筒部材３１の外側に配置される保持部材１７は、平坦面である上面１７Ａ及び下面１７Ｂを有する。これにより、上面１７Ａ及び下面１７Ｂの少なくとも一方と内筒部材３１の内面との間に十分な間隙が設けられる。そのため、内筒部材３１の内側の気体は、間隙を介して円滑に放出される。
また、本実施形態においては、複数のランプヒータ１３のそれぞれは、内筒部材３１の中心軸ＢＸの回転方向における姿勢が一致するように、内筒部材３１に配置される。支持機構３４は、内筒部材３１の姿勢が維持されるように、保持部材１７を支持する。そのため、複数のランプヒータ１３の使用条件が均一化される。これにより、例えば複数のランプヒータ１３の寿命が均一化される。
支持機構３４は、保持部材１７のＺ軸方向の移動を規制する第１支持部材３６と、保持部材１７のＹ軸方向の移動を規制する第２支持部材３７とを有する。また、第１支持部材３６は、弾性力により第１接触部３６Ａと第２接触部３６Ｂとで保持部材１７を挟み付け、第２支持部材３７は、弾性力により第３接触部３７Ａと第４接触部３７Ｂとで保持部材１７を挟み付ける。これにより、保持部材１７のＺ軸方向及びＹ軸方向のみならず、保持部材１７のＸ軸方向の移動も規制される。また、支持機構３４は、保持部材１７の少なくとも一部を露出させる開口Ｍａを有する。これにより、給気口５１から供給された気体は、保持部材１７の表面に十分に接触することができる。そのため、高い冷却効果を得ることができる。
第２実施形態．
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
図１８は、本実施形態に係るランプヒータ１３の支持機構３４を示す斜視図である。上述の実施形態と同様、ランプヒータ１３の＋Ｘ側の端部は、支持機構３４を介して、内筒部材３１に支持される。
支持機構３４は、保持部材１７のＺ軸方向の移動を規制する第１支持部材３６と、保持部材１７のＹ軸方向の移動を規制する第２支持部材３７とを有する。
第１支持部材３６は、金属製のワイヤ状の部材である。第１支持部材３６は、弾性変形可能である。第１支持部材３６は、保持部材１７の上面１７Ａに接触する第１接触部３６Ａと、保持部材１７の下面１７Ｂに接触する第２接触部３６Ｂと、第１接触部３６Ａと第２接触部３６Ｂとを連結する連結部３６Ｃと、内筒部材３１の上部に設けられる第１貫通孔３８Ａに挿入される第１挿入部３６Ｄと、内筒部材３１の下部に設けられる第２貫通孔３８Ｂに挿入される第２挿入部３６Ｅとを有する。第２支持部材３７は、上述の実施形態で説明した第２支持部材３７と同様である。
本実施形態において、第１挿入部３６Ｄは、内筒部材３１の外側から第１貫通孔３８Ａに挿入される。第２挿入部３６Ｅは、内筒部材３１の外側から第２貫通孔３８Ｂに挿入される。
本実施形態においても、支持機構３４は、内筒部材３１とランプヒータ１３との相対位置を維持することができる。
第３実施形態．
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
図１９は、本実施形態に係るランプヒータ１３の支持機構３４を示す斜視図である。上述の実施形態と同様、ランプヒータ１３の＋Ｘ側の端部は、支持機構３４を介して、内筒部材３１に支持される。
支持機構３４は、保持部材１７に固定される支持部材６９と、内筒部材３１に連結される支持部材７０とを有する。
図２０は、本実施形態に係る支持部材６９を示す斜視図である。図１９及び図２０に示すように、支持部材６９は、金属製の薄板状の部材である。支持部材６９は、弾性変形可能である。支持部材６９は、保持部材１７の上面１７Ａに接触する接触部６９Ａ（第１接触部）及び接触部６９Ｂ（第１接触部）と、保持部材１７の下面１７Ｂに接触する接触部６９Ｃ（第２接触部）及び接触部６９Ｄ（第２接触部）と、保持部材１７の＋Ｘ側の端面１７Ｅに接触する連結部６９Ｅとを有する。連結部６９Ｅは、接触部６９Ａ及び接触部６９Ｂと、接触部６９Ｃ及び接触部６９Ｄとを連結する。
支持部材７０は、金属製の薄板状の部材である。支持部材７０は、弾性変形可能である。支持部材７０は、保持部材１７の上面１７Ａに対向する対向部７０Ａと、保持部材１７の下面１７Ｂに対向する対向部７０Ｂと、保持部材１７の＋Ｘ側の端面１７Ｅと対向する対向部７０Ｃと、内筒部材３１の上部に設けられる第１貫通孔３８Ａに挿入される挿入部７０Ｄと、内筒部材３１の下部に設けられる第２貫通孔３８Ｂに挿入される挿入部７０Ｅとを有する。挿入部７０Ｄは、内筒部材３１の内側から第１貫通孔３８Ａに挿入される。挿入部７０Ｅは、内筒部材３１の内側から第２貫通孔３８Ｂに挿入される。
支持部材６９は、保持部材１７に固定される。支持部材６９は、弾性力により、接触部６９Ａ及び接触部６９Ｂと接触部６９Ｃ及び接触部６９Ｄとで保持部材１７を挟み付ける。
保持部材１７に支持部材６９が固定された状態で、支持部材６９が内筒部材３１の内面に接置（載置）される。接触部６９Ａ及び接触部６９Ｂの先端部が内筒部材３１の内面に接触し、接触部６９Ｃ及び接触部６９Ｄの先端部が内筒部材３１の内面に接触することにより、支持部材６９は内筒部材３１に固定される。また、挿入部７０Ｄが第１貫通孔３８Ａに挿入され、挿入部７０Ｅが第２貫通孔３８Ｂに挿入されて、支持部材７０と円筒部材３１とが連結されることにより、Ｘ軸方向におけるランプヒータ１３の移動が規制される。
第４実施形態．
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
本実施形態においては、支持機構３４及び支持機構３５の変形例について説明する。
図２１は、本実施形態に係るランプヒータ１３の支持機構３４を示す斜視図であり、図１３を参照して説明した支持機構３４の変形例を示す。図２１に示すように、図１３を参照して説明した支持機構３４において、第２支持部材３７は省略されてもよい。支持機構３４は、第１支持部材３６によりランプヒータ１３の先端側を支持することができる。
図２２は、本実施形態に係るランプヒータ１３の支持機構３４を示す斜視図であり、図１８を参照して説明した支持機構３４の変形例を示す。図２２に示すように、図１８を参照して説明した支持機構３４において、第２支持部材３７は省略されてもよい。支持機構３４は、第１支持部材３６によりランプヒータ１３の先端側を支持することができる。
図２３は、本実施形態に係るランプヒータ１３の支持機構３５を示す斜視図であり、図１４を参照して説明した支持機構３５の変形例を示す。図１４を参照して説明した支持部材３９は、薄板状の部材であった。図２３に示すように、支持部材３９は、ワイヤ状（丸棒状）でもよい。
他の実施形態．
上述の実施形態において、給気口８１及び給気口８８から供給される気体は、空気でなくてもよく、例えば不活性ガスでもよい。
案内機構５３は、中央ランプヒータ１３Ｃのみならず、周辺ランプヒータ１３Ｓに気体を案内してもよい。
ランプヒータ１３の先端側のみならず、ランプヒータ１３の配線側が内筒部材３１の外側に配置されてもよい。
１…流体システム、２…処理槽、３…循環ポンプ、４…流体加熱装置、５…フィルタユニット、６…第１接続管、７…第２接続管、８…第３接続管、９…第４接続管、１０…循環システム、１１…ケース、１２…容器、１３…ランプヒータ、１３Ｃ…中央ランプヒータ、１３Ｓ…周辺ランプヒータ、１４…脚部材、１５…容器保持機構、１６…ランプ本体、１７…保持部材（第１保持部材）、１７Ａ…上面、１７Ｂ…下面、１７Ｃ…側面、１７Ｄ…側面、１７Ｅ…端面、１７Ｈ…支持孔、１８…保持部材（第２保持部材）、１８Ａ…上面、１８Ｂ…下面、１８Ｃ…側面、１８Ｄ…側面、１８Ｅ…端面、１８Ｈ…支持孔、１８Ｋ…支持孔、１９…外部リード線、２０…封体、２１…フィラメント、２２…内部リード線、２３…内部リード線、２４…金属箔、２５…金属箔、２６…封止部（第１封止部）、２６Ｓ…表面、２７…封止部（第２封止部）、２７Ｓ…表面、２８…外筒部材、２９…プレート部材、３０…プレート部材、３１…内筒部材、３１Ａ…一端部、３１Ｂ…他端部、３１Ｃ…中央内筒部材、３１Ｓ…周辺内筒部材、３２…ランプ空間、３３…流体空間、３４…支持機構、３５…支持機構、３６…第１支持部材、３６Ａ…第１接触部、３６Ｂ…第２接触部、３６Ｃ…連結部、３６Ｄ…第１挿入部、３６Ｅ…第２挿入部、３７…第２支持部材、３７Ａ…第３接触部、３７Ｂ…第４接触部、３７Ｃ…連結部、３７Ｄ…挟持部、３７Ｅ…挟持部、３８Ａ…第１貫通孔、３８Ｂ…第２貫通孔、３９…支持部材、３９Ａ…連結部、３９Ｂ…挿入部、３９Ｃ…挿入部、４０Ａ…貫通孔、４０Ｂ…貫通孔、５０…冷却装置、５１…給気口、５１Ａ…給気口、５１Ｂ…給気口、５２…ノズル部材（第１ノズル部材）、５２Ａ…上面、５３…案内機構（第１案内機構）、５３Ａ…案内部材、５３Ｂ…案内部材、５４…案内面、５５…案内面、５６…案内面、５７…案内面、５８…給気口、５８Ａ…給気口、５８Ｂ…給気口、５９…ノズル部材（第２ノズル部材）、５９Ａ…上面、６０…案内機構（第２案内機構）、６０Ａ…案内部材、６０Ｂ…案内部材、６１…案内面、６２…案内面、６３…案内面、６４…案内面、６５…第１供給管、６６…第２供給管、６７…気体供給管、６８…気体供給源、６９…支持部材、６９Ａ…接触部（第１接触部）、６９Ｂ…接触部（第１接触部）、６９Ｃ…接触部（第２接触部）、６９Ｄ…接触部（第２接触部）、６９Ｅ…連結部、７０…支持部材、７０Ａ…対向部、７０Ｂ…対向部、７０Ｃ…対向部、７０Ｄ…挿入部、７０Ｅ…挿入部、ＡＸ…中心軸、ＦＬ…床面、Ｇａ…間隙、Ｇｂ…間隙、Ｍａ…開口、Ｍｂ…開口。

Claims (16)

  1. 外筒部材及び前記外筒部材の内側に配置される内筒部材を有し、前記外筒部材の内面と前記内筒部材の外面との間の流体空間に流体が供給される容器と、
    前記内筒部材に配置されるランプヒータと、
    前記ランプヒータの先端側に配置され、給気口を有する第１ノズル部材と、
    前記第１ノズル部材の前記給気口から供給された第１気体を案内する第１案内機構と、を備え、
    前記内筒部材は、前記外筒部材の中心軸と直交する面内において前記外筒部材の中央に配置される中央内筒部材と、前記中央内筒部材の周囲に配置される複数の周辺内筒部材とを含み、
    前記ランプヒータは、前記中央内筒部材に配置される中央ランプヒータと、複数の前記周辺内筒部材のそれぞれに配置される周辺ランプヒータとを含み、
    前記第１案内機構は、前記中央ランプヒータの先端側に前記第１気体を案内する、
    流体加熱装置。
  2. 前記第１案内機構に案内される前記第１気体により、前記中央ランプヒータの前記先端側は、前記周辺ランプヒータの前記先端側よりも重点的に冷却される、
    請求項１に記載の流体加熱装置。
  3. 前記ランプヒータは、封体と、前記封体の内部空間に配置されるフィラメントと、前記封体の端部に設けられ前記内部空間を封止する封止部と、前記封止部に配置され前記フィラメントに接続される金属箔とを有し、
    前記第１案内機構は、前記中央ランプヒータの前記先端側の前記封止部に前記第１気体を案内する、
    請求項１又は請求項２に記載の流体加熱装置。
  4. 前記ランプヒータは、平行に配置される２本のランプ本体を有し、
    前記ランプ本体のそれぞれが、前記封体と、前記フィラメントと、前記封止部と、前記金属箔とを有し、
    一方の前記ランプ本体の前記封止部及び他方の前記ランプ本体の前記封止部を保持する保持部材を備え、
    前記第１案内機構は、前記中央ランプヒータの前記先端側の前記保持部材に前記第１気体を案内する、
    請求項３に記載の流体加熱装置。
  5. 前記封止部は、前記ランプ本体の前記先端側に設けられる第１封止部と、前記ランプ本体の配線側に設けられる第２封止部とを含み、
    前記保持部材は、一方の前記ランプ本体及び他方の前記ランプ本体の前記第１封止部の少なくとも一部を保持する第１保持部材と、一方の前記ランプ本体及び他方の前記ランプ本体の前記第２封止部の少なくとも一部を保持する第２保持部材とを含み、
    前記先端側において、一方の前記ランプ本体の前記第１封止部に配置される金属箔と他方の前記ランプ本体の前記第１封止部に配置される金属箔とが接続され、
    前記配線側において、一方の前記ランプ本体及び他方の前記ランプ本体の前記第２封止部に配置される金属箔のそれぞれは外部リード線に接続される、
    請求項４に記載の流体加熱装置。
  6. 前記ランプヒータの前記先端側の一部が前記内筒部材の外側に配置された状態で前記第１保持部材を支持する支持機構を備える、
    請求項５に記載の流体加熱装置。
  7. 前記第１保持部材は、平坦面である上面と、平坦面である下面と、前記上面と前記下面とを接続する側面とを有し、
    前記上面及び前記下面の少なくとも一方と前記内筒部材の内面との間に間隙が設けられる、
    請求項６に記載の流体加熱装置。
  8. 前記支持機構は、前記上面に接触する第１接触部と、前記下面に接触する第２接触部と、前記内筒部材の上部に設けられる第１貫通孔に挿入される第１挿入部と、前記内筒部材の下部に設けられる第２貫通孔に挿入される第２挿入部とを有する支持部材を含み、
    前記第１挿入部は、前記内筒部材の内側から前記第１貫通孔に挿入され、
    前記第２挿入部は、前記内筒部材の内側から前記第２貫通孔に挿入される、
    請求項７に記載の流体加熱装置。
  9. 前記支持機構は、前記上面に接触する第１接触部と、前記下面に接触する第２接触部と、前記内筒部材の上部に設けられる第１貫通孔に挿入される第１挿入部と、前記内筒部材の下部に設けられる第２貫通孔に挿入される第２挿入部とを有する支持部材を含み、
    前記第１挿入部は、前記内筒部材の外側から前記第１貫通孔に挿入され、
    前記第２挿入部は、前記内筒部材の外側から前記第２貫通孔に挿入される、
    請求項７に記載の流体加熱装置。
  10. 前記支持機構は、前記上面に接触する第１接触部と、前記下面に接触する第２接触部と、第１接触部と前記第２接触部とを連結する連結部とを有する支持部材を含み、
    前記第１保持部材に前記支持部材が固定された状態で、前記支持部材が前記内筒部材の内面に接置される、
    請求項７に記載の流体加熱装置。
  11. 複数の前記ランプヒータのそれぞれは、前記第１保持部材の前記平坦面が水平方向から見て上下になるように、前記内筒部材に固定される、
    請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の流体加熱装置。
  12. 前記ランプヒータの前記配線側に配置され、給気口を有する第２ノズル部材と、
    前記第２ノズル部材の前記給気口から供給された第２気体を案内する第２案内機構と、を備え、
    前記第２案内機構は、前記中央ランプヒータの前記配線側に前記第２気体を案内し、
    前記第１ノズル部材の給気口から供給される第１気体の流量は、前記第２ノズル部材の給気口から供給される第２気体の流量よりも多い、
    請求項５から請求項１１のいずれか一項に記載の流体加熱装置。
  13. 前記第２案内機構に案内される前記第２気体により、前記外部リード線が冷却され、
    前記中央ランプヒータの前記配線側は、前記外部リード線を介して冷却される、
    請求項１２に記載の流体加熱装置。
  14. 前記第２案内機構に案内される前記第２気体により、前記中央ランプヒータの前記配線側は、前記周辺ランプヒータの前記配線側よりも重点的に冷却される、
    請求項１３に記載の流体加熱装置。
  15. 第１封止部は、前記内筒部材の一端部に配置され、前記第２封止部は、前記内筒部材の他端部に配置され、
    前記内筒部材の一端部が前記内筒部材の他端部よりも上方に配置されるように、前記容器を保持する容器保持機構を備える、
    請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の流体加熱装置。
  16. 前記容器は、透明な石英ガラス製である、
    請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の流体加熱装置。
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