JP2987216B2 - 純水の加熱方法 - Google Patents
純水の加熱方法Info
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- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造用など
に用いられる純水の加熱方法であって、純水中に不純物
を混入せず、かつ小型の装置でも効率よく純水を加熱し
うる方法に関する。
に用いられる純水の加熱方法であって、純水中に不純物
を混入せず、かつ小型の装置でも効率よく純水を加熱し
うる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エレクトロニクス技術の進歩に伴い、製
造プロセスにおいて高度に集積された半導体の中間製品
やデバイスの洗浄が重要な項目となっており、最近では
オゾン層の破壊の問題が取り沙汰されてフロンガスを用
いる洗浄工程を避けることが検討されていることもあ
り、純水を用いる洗浄工程がこれに代替するものとして
増加する傾向にある。
造プロセスにおいて高度に集積された半導体の中間製品
やデバイスの洗浄が重要な項目となっており、最近では
オゾン層の破壊の問題が取り沙汰されてフロンガスを用
いる洗浄工程を避けることが検討されていることもあ
り、純水を用いる洗浄工程がこれに代替するものとして
増加する傾向にある。
【０００３】またこれらの洗浄工程では、純水による洗
浄効率を向上させるため、また洗浄後の乾燥を速やかに
するために純水の温度を約５０〜８０℃に加熱して使用
している。
浄効率を向上させるため、また洗浄後の乾燥を速やかに
するために純水の温度を約５０〜８０℃に加熱して使用
している。
【０００４】純水を加熱する際には加熱器からの不純物
の滲出を防止する必要があり、このため加熱器には様々
な工夫がなされている。
の滲出を防止する必要があり、このため加熱器には様々
な工夫がなされている。
【０００５】純水を加熱する方法は大別して２つあり、
１つは貯水槽内で加熱する方法であり、もう１つは純水
が流れる流路配管内で加熱する方法である。
１つは貯水槽内で加熱する方法であり、もう１つは純水
が流れる流路配管内で加熱する方法である。
【０００６】前者にあっては、石英ガラスやフッ素樹脂
でライニングされたステンレス鋼製の貯水槽内に、フッ
素樹脂や石英ガラスで被覆されたニクロム線のヒータを
直接浸漬することによって純水を加熱している。
でライニングされたステンレス鋼製の貯水槽内に、フッ
素樹脂や石英ガラスで被覆されたニクロム線のヒータを
直接浸漬することによって純水を加熱している。
【０００７】後者の方法としては、口径が約５０ｍｍ前
後で長さ５００〜１，０００ｍｍ程度の石英ガラス製の
チューブ内に純水を通し、その外部に巻つけたニクロム
線のヒータ（リボンヒータなど）により加熱している。
後で長さ５００〜１，０００ｍｍ程度の石英ガラス製の
チューブ内に純水を通し、その外部に巻つけたニクロム
線のヒータ（リボンヒータなど）により加熱している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法にあっては、数十リットルの純水を貯めるための貯
水槽が必要であるとともに、貯水槽とこれに付随する温
度の制御装置が相当の容積を有しており、コストのかか
る無塵室中にこれらを設置するかなりのスペースを必要
としている。
方法にあっては、数十リットルの純水を貯めるための貯
水槽が必要であるとともに、貯水槽とこれに付随する温
度の制御装置が相当の容積を有しており、コストのかか
る無塵室中にこれらを設置するかなりのスペースを必要
としている。
【０００９】さらに、ニクロム線ヒータから発生する熱
の伝達は、ニクロム線と被覆材との接触面が小さいこと
によって不十分であり、熱が純水に速やかに伝達されな
い。また、ヒータが過熱するため大電力を単一のヒータ
にかけることができないので、純水を所定の温度に加熱
するのに長い待ち時間を必要とし、立ち上げを早くする
ためには複数のヒータが不可欠である等の欠点がある。
の伝達は、ニクロム線と被覆材との接触面が小さいこと
によって不十分であり、熱が純水に速やかに伝達されな
い。また、ヒータが過熱するため大電力を単一のヒータ
にかけることができないので、純水を所定の温度に加熱
するのに長い待ち時間を必要とし、立ち上げを早くする
ためには複数のヒータが不可欠である等の欠点がある。
【００１０】後者の方法にあっては、加熱装置の配管口
径より加熱装置の内部の石英ガラス製チューブ内径の方
が大きいことなどにより、加熱装置の内部に水の滞留が
生じてバクテリアが付着して増殖する発生源となる。ま
た、ニクロム線から発生する熱の石英ガラス製チューブ
への熱伝達は、ニクロム線ヒータによる局所的な加熱と
なっているため悪く、さらに石英ガラス製チューブから
純水への熱伝達も境膜の存在によって小さい。よって、
ヒータの電力はせいぜい５ｋＷ程度にしか上げられず、
大容量の純水を短時間で加熱できないという欠点があ
る。
径より加熱装置の内部の石英ガラス製チューブ内径の方
が大きいことなどにより、加熱装置の内部に水の滞留が
生じてバクテリアが付着して増殖する発生源となる。ま
た、ニクロム線から発生する熱の石英ガラス製チューブ
への熱伝達は、ニクロム線ヒータによる局所的な加熱と
なっているため悪く、さらに石英ガラス製チューブから
純水への熱伝達も境膜の存在によって小さい。よって、
ヒータの電力はせいぜい５ｋＷ程度にしか上げられず、
大容量の純水を短時間で加熱できないという欠点があ
る。
【００１１】また特開昭６３−６６８８５などに記載さ
れているように、抵抗値が正の温度特性を有するセラミ
ックス製ヒータが布団乾燥機や食器乾燥機に利用されて
いることは知られているが、これらに利用されているチ
タン酸バリウム系のセラミックス製ヒータは抵抗値が急
上昇する温度が３５０℃以下と低いので高温に加熱する
ことができずヒータの容量の大きいものが得難いという
問題がある。
れているように、抵抗値が正の温度特性を有するセラミ
ックス製ヒータが布団乾燥機や食器乾燥機に利用されて
いることは知られているが、これらに利用されているチ
タン酸バリウム系のセラミックス製ヒータは抵抗値が急
上昇する温度が３５０℃以下と低いので高温に加熱する
ことができずヒータの容量の大きいものが得難いという
問題がある。
【００１２】本発明は、従来の純水の加熱装置が有して
いるこれらの欠点を排除し、コンパクトであっても大容
量の純水を短時間で加熱し得る方法を提供しようとする
ものである。
いるこれらの欠点を排除し、コンパクトであっても大容
量の純水を短時間で加熱し得る方法を提供しようとする
ものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を種々研究、検討した結果得られたものであり、円筒状
のセラミックス製ヒータと、該ヒータの内側に密着さ
れ、内部に純水の流路を有する石英ガラス製またはフッ
素樹脂製のチューブと、該ヒータおよび該チューブを内
包して支持するケーシングとからなる加熱装置を用い、
該流路内を流れる純水のレイノルズ数を１０，０００以
上とする純水の加熱方法であって、上記セラミックス製
ヒータがケイ素と、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化アルミニ
ウムおよび酸化ニッケルからなる群より選ばれる１種以
上からなる金属酸化物とを主成分とし、ケイ素の含有量
が６０〜９５重量％であることを特徴とする。
を種々研究、検討した結果得られたものであり、円筒状
のセラミックス製ヒータと、該ヒータの内側に密着さ
れ、内部に純水の流路を有する石英ガラス製またはフッ
素樹脂製のチューブと、該ヒータおよび該チューブを内
包して支持するケーシングとからなる加熱装置を用い、
該流路内を流れる純水のレイノルズ数を１０，０００以
上とする純水の加熱方法であって、上記セラミックス製
ヒータがケイ素と、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化アルミニ
ウムおよび酸化ニッケルからなる群より選ばれる１種以
上からなる金属酸化物とを主成分とし、ケイ素の含有量
が６０〜９５重量％であることを特徴とする。
【００１４】本発明の純水の加熱方法の好ましい態様で
は、前記ヒータが６ｋＷ以上の電力を有する。
は、前記ヒータが６ｋＷ以上の電力を有する。
【００１５】
【００１６】本発明の純水の加熱方法では、伝熱面が広
くなるように面で加熱され、高出力化の可能な円筒状の
セラミックス製ヒータを用い、これに純水を通すとき不
純物による汚染の心配のない材料である石英ガラス製ま
たはフッ素樹脂製のチューブを密着するように組み合わ
せ、さらにチューブ内を流れる純水のレイノルズ数を１
０，０００以上とする。
くなるように面で加熱され、高出力化の可能な円筒状の
セラミックス製ヒータを用い、これに純水を通すとき不
純物による汚染の心配のない材料である石英ガラス製ま
たはフッ素樹脂製のチューブを密着するように組み合わ
せ、さらにチューブ内を流れる純水のレイノルズ数を１
０，０００以上とする。
【００１７】すなわち、チューブ内を流れる純水のレイ
ノルズ数が１０，０００以上であることにより、純水の
水流が発達した乱流になるので、純水と石英ガラス製チ
ューブまたはフッ素樹脂製チューブとの間の熱伝達が良
好になるとともに、チューブの内壁面にバクテリアが付
着したり、増殖したりするのを防止できる。
ノルズ数が１０，０００以上であることにより、純水の
水流が発達した乱流になるので、純水と石英ガラス製チ
ューブまたはフッ素樹脂製チューブとの間の熱伝達が良
好になるとともに、チューブの内壁面にバクテリアが付
着したり、増殖したりするのを防止できる。
【００１８】フッ素樹脂製のチューブは、熱伝導率はあ
まり大きくないが耐熱性の限度内である程度温度を上げ
ることができ、これによって伝熱量を稼ぐことができ
る。また、弾力性と潤滑性があって、焼結されたセラミ
ックス製の円筒状ヒータ内に密着するように押し込むこ
とが容易であるので、本発明において用いられる純水の
加熱装置の製造が容易となる点で特に好ましい部材であ
る。
まり大きくないが耐熱性の限度内である程度温度を上げ
ることができ、これによって伝熱量を稼ぐことができ
る。また、弾力性と潤滑性があって、焼結されたセラミ
ックス製の円筒状ヒータ内に密着するように押し込むこ
とが容易であるので、本発明において用いられる純水の
加熱装置の製造が容易となる点で特に好ましい部材であ
る。
【００１９】一方石英ガラス製チューブを利用する場合
は、フッ素樹脂製のチューブと比べて硬いので一体に焼
き付ける等の方法によらないとセラミックス製ヒータと
密着した状態にすることができない他、両者間の熱膨張
率差についても熱応力で破損しないように両者の熱膨張
率の差を大きくせず、中間の熱膨張率を有する接着剤で
接合するなどの対策を講ずる必要がある。
は、フッ素樹脂製のチューブと比べて硬いので一体に焼
き付ける等の方法によらないとセラミックス製ヒータと
密着した状態にすることができない他、両者間の熱膨張
率差についても熱応力で破損しないように両者の熱膨張
率の差を大きくせず、中間の熱膨張率を有する接着剤で
接合するなどの対策を講ずる必要がある。
【００２０】本発明の純水の加熱方法に用いられる円筒
状のセラミックス製ヒータは、電気抵抗の温度特性が正
であるため、特別に温度調節装置を装備しなくても所定
の温度に加熱でき、かつ過熱することがない。また、セ
ラミックス製ヒータの材質を選ぶことによって温度調整
も可能となる。
状のセラミックス製ヒータは、電気抵抗の温度特性が正
であるため、特別に温度調節装置を装備しなくても所定
の温度に加熱でき、かつ過熱することがない。また、セ
ラミックス製ヒータの材質を選ぶことによって温度調整
も可能となる。
【００２１】セラミックス製ヒータの電力としては、利
用が可能であれば大きい方が好ましく、６ｋＷ以上のも
のを用いることによって、チューブ内を流れる純水のレ
イノルズ数が１０，０００以上となる流速の早い条件下
においても所要の温度の純水が容易に得られるので好ま
しい。
用が可能であれば大きい方が好ましく、６ｋＷ以上のも
のを用いることによって、チューブ内を流れる純水のレ
イノルズ数が１０，０００以上となる流速の早い条件下
においても所要の温度の純水が容易に得られるので好ま
しい。
【００２２】本発明におけるセラミックス製ヒータは、
金属酸化物を含むので水を吸収しやすく、遠赤外線をよ
り多く放射する。セラミックス製ヒータに用いられる金
属は、半導体特性を有するケイ素であり、金属酸化物は
酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化ケイ素
やこれらの混合物である。その成分割合としてはケイ素
を６０〜９５重量％、残部を上記金属酸化物としている
ので電気抵抗値がヒータとして適切なレベルのものとな
る。
金属酸化物を含むので水を吸収しやすく、遠赤外線をよ
り多く放射する。セラミックス製ヒータに用いられる金
属は、半導体特性を有するケイ素であり、金属酸化物は
酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化ケイ素
やこれらの混合物である。その成分割合としてはケイ素
を６０〜９５重量％、残部を上記金属酸化物としている
ので電気抵抗値がヒータとして適切なレベルのものとな
る。
【００２３】また、電気抵抗の温度特性が正であり、か
つ数百℃まで昇温できるので好都合である。
つ数百℃まで昇温できるので好都合である。
【００２４】このようなセラミックス製ヒータを製造す
るには、ケイ素と金属酸化物の粉末の混合物を、例えば
メチルセルローズなどの結合剤および水と混合混練して
押出し成形し、乾燥後焼成して焼結体とされるのが好ま
しく、その焼成温度は通常１０００〜１３００℃であ
る。
るには、ケイ素と金属酸化物の粉末の混合物を、例えば
メチルセルローズなどの結合剤および水と混合混練して
押出し成形し、乾燥後焼成して焼結体とされるのが好ま
しく、その焼成温度は通常１０００〜１３００℃であ
る。
【００２５】
【実施例】ケイ素金属粉末９０重量％、酸化ケイ素粉末
７重量％からなる混合物に、結合剤としてメチルセルロ
ーズおよび水を加えて混練して押出し成形し、乾燥後１
２５０℃で８時間焼成して、外径１５ｍｍ、内径９ｍ
ｍ、長さ２５０ｍｍのセラミックス製ヒータを得た。こ
のヒータは、２００Ｖで１０ｋＷの電力を有し、電気抵
抗の温度係数が正のものであった。
７重量％からなる混合物に、結合剤としてメチルセルロ
ーズおよび水を加えて混練して押出し成形し、乾燥後１
２５０℃で８時間焼成して、外径１５ｍｍ、内径９ｍ
ｍ、長さ２５０ｍｍのセラミックス製ヒータを得た。こ
のヒータは、２００Ｖで１０ｋＷの電力を有し、電気抵
抗の温度係数が正のものであった。
【００２６】図１はこのヒータを組み込んだ本発明に用
いる純水の加熱装置の一例である。すなわち、このヒー
タ１の内面に、純水の流路４を有する外径９ｍｍ、内径
８ｍｍのフッ素樹脂製チューブ２を密着させて挿入し
た。さらにこのヒータ１を外径５０ｍｍ、長さ３００ｍ
ｍのケーシング３に組み込み、リード線５を取り付けて
純水の加熱装置を作成した。
いる純水の加熱装置の一例である。すなわち、このヒー
タ１の内面に、純水の流路４を有する外径９ｍｍ、内径
８ｍｍのフッ素樹脂製チューブ２を密着させて挿入し
た。さらにこのヒータ１を外径５０ｍｍ、長さ３００ｍ
ｍのケーシング３に組み込み、リード線５を取り付けて
純水の加熱装置を作成した。
【００２７】この純水の加熱装置に２０℃の１０リット
ル／分の純水を流すときのフッ素樹脂製チューブ２内を
流れる純水のレイノルズ数は約２６，６００であった。
ル／分の純水を流すときのフッ素樹脂製チューブ２内を
流れる純水のレイノルズ数は約２６，６００であった。
【００２８】この装置を初期温度２０℃の純水１００リ
ットルを入れた純水のタンクに取り付けて１０リットル
／分の割合で純水を循環させることによって約４５分で
タンク中にある水の水温を約８０℃に昇温することがで
きた。
ットルを入れた純水のタンクに取り付けて１０リットル
／分の割合で純水を循環させることによって約４５分で
タンク中にある水の水温を約８０℃に昇温することがで
きた。
【００２９】
【発明の効果】本発明の純水の加熱方法では、セラミッ
クス製ヒータを熱伝達良く利用するようになっているの
で該ヒータが小型でも大量の純水を加熱できる。すなわ
ち、チューブ中を流れる純水のレイノルズ数を１０，０
００以上と大きく取ることによって乱流を形成して熱伝
達を良くし、かつ純水の加熱装置中に純水が滞留するこ
ともないのでバクテリアが付着して増殖することがな
く、純水が流れるチューブが長期間使用されても純水が
バクテリアで汚れることもなくなる。
クス製ヒータを熱伝達良く利用するようになっているの
で該ヒータが小型でも大量の純水を加熱できる。すなわ
ち、チューブ中を流れる純水のレイノルズ数を１０，０
００以上と大きく取ることによって乱流を形成して熱伝
達を良くし、かつ純水の加熱装置中に純水が滞留するこ
ともないのでバクテリアが付着して増殖することがな
く、純水が流れるチューブが長期間使用されても純水が
バクテリアで汚れることもなくなる。
【００３０】さらにはセラミックス製ヒータとして正の
温度特性を有するものを使用しているため、温度の制御
を特別な温度調節装置を使用しなくても可能としてい
る。また、ケイ素と酸化ケイ素、酸化鉄、酸化アルミニ
ウムおよび酸化ニッケルからなる群より選ばれる１種以
上からなる金属酸化物とを主成分とするセラミックス製
ヒータを用いることにより、数百℃の高温まで昇温でき
る。
温度特性を有するものを使用しているため、温度の制御
を特別な温度調節装置を使用しなくても可能としてい
る。また、ケイ素と酸化ケイ素、酸化鉄、酸化アルミニ
ウムおよび酸化ニッケルからなる群より選ばれる１種以
上からなる金属酸化物とを主成分とするセラミックス製
ヒータを用いることにより、数百℃の高温まで昇温でき
る。
【図１】本発明に用いる純水の加熱装置の一例を示す断
面図。
面図。
１ ヒータ ２ フッ素樹脂製チューブ ３ ケーシング ４ 純水の流路 ５ リード線
Claims (1)
- 【請求項１】円筒状のセラミックス製ヒータと、該ヒー
タの内側に密着され、内部に純水の流路を有する石英ガ
ラス製またはフッ素樹脂製のチューブと、該ヒータおよ
び該チューブを内包して支持するケーシングとからなる
加熱装置を用い、該流路内を流れる純水のレイノルズ数
を１０，０００以上とする純水の加熱方法であって、上
記セラミックス製ヒータがケイ素と、酸化ケイ素、酸化
鉄、酸化アルミニウムおよび酸化ニッケルからなる群よ
り選ばれる１種以上からなる金属酸化物とを主成分と
し、ケイ素の含有量が６０〜９５重量％であることを特
徴とする純水の加熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2414298A JP2987216B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 純水の加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2414298A JP2987216B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 純水の加熱方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04225752A JPH04225752A (ja) | 1992-08-14 |
| JP2987216B2 true JP2987216B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=18522793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2414298A Expired - Fee Related JP2987216B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 純水の加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2987216B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5753310B1 (ja) * | 2014-12-03 | 2015-07-22 | 坂口電熱株式会社 | フッ素樹脂フィルム面状ヒータ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090010625A1 (en) * | 2007-07-02 | 2009-01-08 | Emerson Electric Co. | Flow Through Heater |
-
1990
- 1990-12-26 JP JP2414298A patent/JP2987216B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5753310B1 (ja) * | 2014-12-03 | 2015-07-22 | 坂口電熱株式会社 | フッ素樹脂フィルム面状ヒータ |
| JP2016110757A (ja) * | 2014-12-03 | 2016-06-20 | 坂口電熱株式会社 | フッ素樹脂フィルム面状ヒータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04225752A (ja) | 1992-08-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |