JP3042499U - 流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外管の外周面上に設けられる温度センサを位
置決めし、かつ保持する。 【解決手段】 外管２０の外周面にセンサホルダ５０を
付設し、このセンサホルダ５０によって温度センサ７０
を位置決め保持する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、ランプヒータの輻射熱によって流体を加熱する流体加熱装置に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

半導体ウエハを洗浄するいわゆるＲＣＡ洗浄工程においては、アンモニア過水 による洗浄によって有機物およびパーティクルが除去され、また、塩酸過水によ る洗浄によって金属イオンが除去される。

【０００３】 上記洗浄処理においては、洗浄液である上記アンモニア過水および塩酸過水を 例えば８０℃前後程度まで加熱する必要があり、そのため、上記洗浄液を流通さ せながら加熱する流体加熱装置が実用されている。

【０００４】 この流体加熱装置は、外管と内管との間に画成された空間で被加熱流体を流通 させ、この被加熱流体を前記内管に内装した熱輻射体（たとえば、ハロゲンラン プ）の輻射熱によって加熱するように構成されている。

【０００５】 ところで、上記洗浄液の流通空間が空の状態では、上記熱輻射体の輻射熱が洗 浄液に吸収されず、このため、上記流体加熱装置は空炊き状態となる。そして、 この空炊き状態が継続すると、上記外管の温度が急上昇し、その結果、該外管の 周囲に巻かれた断熱材の焼損や、上記内、外管等の加熱要素を収容する樹脂製ケ ーシングの変形、溶融等が発生する。

【０００６】 そこで、この種の流体加熱装置では、上記外管の周面上にＫ型熱電対等の温度 センサを配設し、このセンサの検出温度が所定温度まで上昇した際に上記ランプ ヒータへの給電を停止している。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上記外管の温度は、上記ランプヒータの発熱の分布が一様でないこと等に起因 して一様な分布を示さない。したがって、上記外管の外周面上に温度センサを配 置する場合、その配置位置を一定にしないと該温度センサの検出温度にばらつき を生じることになる。

【０００８】 また、上記外管の外周面に対する温度センサの接触態様が一定でないと、やは り、該温度センサの検出温度にばらつきを生じる。なぜなら、温度センサの検出 部全体が上記外管の外周面に接触している場合と、該検出部が上記外周面に部分 接触している場合とでは、上記検出温度が異なるからである。

【０００９】 上記温度センサの検出温度がばらつくと、該検出温度が上記所定温度に到達す る時点がばらつくこと、つまり、ランプヒータへの給電を停止させるタイミング がばらつくことになる。

【００１０】 従来の流体加熱装置は、上記温度センサを位置決め保持する手段を備えていな いので、上記外管の外周面上における温度センサの配置位置および接触態様が不 確定であり、そのため、上記空炊きへの対処が適正な時点に実行されない虞れが あった。

【００１１】 本考案の目的は、かかる状況に鑑み、外管の外周面上の所定位置に温度センサ を位置決め保持することができる流体加熱装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案は、熱輻射体を内装した内管と、この内管を囲む態様で配設した外管と を備え、前記内管と外管との間に画成された空間で被加熱流体を流通させるとと もに、その被加熱流体を前記熱輻射体の輻射熱によって加熱するようにした流体 加熱装置において、温度センサを位置決め保持するセンサホルダを前記外管の外 周面に付設したことを特徴としている。

【００１３】

【考案の実施の形態】

図２は本考案に係る流体加熱装置１０の平面図であり、図３は図２のＡ矢視図 である。

【００１４】 図３のＢ−Ｂ断面図である図１に示すように、この流体加熱装置１０は、外管 ２０と、この外管２０を貫通する態様で設けた内管３０と、この内管３０内に挿 入した熱輻射体たるハロゲンランプ４０とを備えている。

【００１５】 外管２０は、透明石英ガラスで形成されており、その内面と上記内管３０の外 周面との間に被加熱流体の流通空間２１を画成している。この外管２０は、その 一端部下方および他端部上方に流入用パイプ２２および流出用パイプ２３をそれ ぞれ設けるとともに、その中央部に位置した外周面上にセンサホルダ５０を付設 してある。

【００１６】 なお、図１に示すように、上記パイプ２２および２３は、上記流通空間２１に 連通している。また、外管２０の周囲は、断熱材６０によって覆われている。

【００１７】 図４は、上記センサホルダ５０の斜視図であり、また図５は、図４のＣ−Ｃ断 面図である。

【００１８】 このセンサホルダ５０は、一端を封止した透明石英ガラス製の管で構成されて おり、上記外管２０の長手方向に沿うように、かつ、外管２０の外周面から若干 距離（例えば、２ｍｍ程度）だけ浮上するように、その両端部を上記外管２０の 外周面にピンポイント溶接してある（図５参照）。

【００１９】 このセンサホルダ５０は、Ｋ型熱電対からなる温度センサ７０を位置決め保持 するために設けたものであり、該温度センサ７０の先端部に位置した検出部７１ が挿入される。

【００２０】 なお、温度センサ７０は、上記検出部７１の先端がセンサホルダ５０の封止部 に当接するまで挿入される。また、温度センサ７０の出力は、後述のコントロー ラ１００に加えられる。

【００２１】 図２および図３に示すように、上記内管３０は一対設けられている。これらの 内管３０は、透明石英ガラスからなり、その一端部および他端部は外管２０から 突出している。

【００２２】 上記内管３０内にハロゲンランプ４０が挿入されると、該内管３０の各端部に 設けられたピン孔３１にピン３２がそれぞれ挿着され、これによって、内管３０ からのハロゲンランプ４０の抜け出しが防止される。

【００２３】 ハロゲンランプ４０は、図１および同図のＤ−Ｄ断面図である図６に示すよう に、隣接する一対の透明石英ガラス管４１と、これらのガラス管４１内にそれぞ れ配したフィラメント４２、各ガラス管４１の一端部相互を連結するセラミック べース４３と、各ガラス管４１の他端部相互を連結するセラミックべース４４と を備えている。

【００２４】 セラミックべース４３においては、上記各フィラメント４２の一端にそれぞれ 接続されたリード線４５が導出され、また、セラミックべース４４においては、 上記各フィラメント４２の他端相互が接続されている。つまり、このハロゲンラ ンプ４０は、一端側から給電するシングルエンド構造を有する。

【００２５】 上記各石英ガラス管４１内には、窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガス と微量のハロゲンガスが封入されている。したがって、上記各リード線４５間に 所定の電圧を印加すれば、いわゆるハロゲンサイクル作用によって長期間、安定 に各フィラメント４２が発光および発熱する。

【００２６】 なお、上記ハロゲンランプ４０は、可視光および赤外光を輻射し、近赤外領域 においてその輻射光の強度が最大となる。また、このハロゲンランプ４０には、 例えば、３ＫＷのものが使用される。

【００２７】 図１に示すように、外管２０のパイプ２２と２３間には、ポンプ８０、薬液の の貯槽８１およびフィルタ８２が介在される。

【００２８】 貯槽８１内の薬液は、ポンプ８０の運転に伴い、上記パイプ２２、流通空間２ １を通ってパイプ２３から流出し、その後、フィルタ６２を通過して貯槽６１に 戻される。

【００２９】 したがって、ハロゲンランプ４０を発熱させて上記空間２１を流通する薬液を 加熱すれば、その加熱された薬液が槽８１に流入することになり、その結果、槽 ８１内の薬液の温度が上昇する。

【００３０】 貯槽８１に設けられた温度センサ９０は、該槽８１内の薬液の温度を検出し、 その検出信号をコントローラ１００に加える。そこで、コントローラ１００は、 薬液の目標加熱温度（例えば、８０℃）と上記温度センサ９０の検出温度との偏 差に基づき、この偏差が無くなるように、つまり、薬液の温度が上記目標加熱温 度に維持されるようにハロゲンランプ４０への供給電力を制御する。

【００３１】 ところで、上記流通空間２１に薬液が流通している状態においては、上記ハロ ゲンランプ４０から輻射される熱エネルギーの大部分が該薬液によって吸収され るが、上記薬液が流通していないときには、この薬液による熱エネルギーの吸収 作用が消失して、いわゆる空炊き状態となる。

【００３２】 そして、この空炊き状態を放置すると、上記外管２０の温度が異常に上昇して 、断熱材６０の焼損や、上記外管２０、内管３０等の要素を収容する図示してい ない樹脂製ケーシングの変形、溶融等が発生することになる。

【００３３】 そこで、前記コントローラ１００は、前記温度センサ７０の出力に基づいて上 記空炊を検出し、その検出時点でハロゲンランプ４０への給電を停止する。

【００３４】 すなわち、上記空炊きによる外管２０の温度上昇に伴って温度センサ７０の検 出温度が上昇するので、この検出温度を予設定された空炊き判定温度と比較し、 その検出温度が該空炊き判定温度まで上昇した場合に、内蔵する継電器（図示せ ず）をオフして、ハロゲンランプ４０への給電を停止する。

【００３５】 ハロゲンランプ４０への給電が断たれると、上記空炊きに起因した外管２０の 温度上昇が停止するので、つまり、加熱装置１０が空炊き状態から解放されるの で、上記断熱材５０の焼損等の事故が未然に回避される。

【００３６】 上記空炊きを精度良く検出するためには、温度センサ７０を所定の位置に安定 に設置する必要があるが、上記実施形態の流体加熱装置１０によれば、外管２０ の外周面に付設したセンサホルダ５０に上記温度センサ７０の検出部７１を挿入 してあるので、上記検出部７１が所定の位置に安定に保持され、その結果、空炊 き検出の信頼性が向上する。

【００３７】 また、上記センサホルダ５０を備えた流体加熱装置１０によれば、温度センサ ７０の検出部７１が該ホルダ５０によって包囲されているので、温度センサ７０ の検出温度が断熱材６０の接触によって影響される虞れがなく、これも空炊き検 出の信頼性向上に寄与する。

【００３８】 上記実施形態では、センサホルダ５０を外管２０の外周面から浮上させてある が、該センサホルダ５０を外管２０の外周面に接触させて設けても、空炊きを検 出する上で何等支障は生じない。

【００３９】 ただし、センサホルダ５０を外管２０の外周面に接触させて設けた場合には、 温度センサ７０が外管２０の温度、つまり、薬液の温度を検出することになるの で、目標加熱温度の変更に伴って該薬液の温度が変化した場合、その温度変化が 温度センサ７０の検出温度に直接影響することになる。

【００４０】 したがって、上記薬液の温度変化の影響を少なくしたい場合には、つまり、温 度センサ７０の検出温度の安定化を図りたい場合には、上記実施形態のようにセ ンサホルダ５０を外管２０の外周面から浮上させれば良い。

【００４１】 なお、半導体製造プロセスで使用される上記薬液としては、前記ＲＣＡ洗浄に 用いられるアンモニア過水および塩酸過水、窒化膜除去液であるリン酸、レジス ト剥離液である硫酸過水等がある。また、他の分野で使用される薬液としては、 メッキ処理液等がある。

【００４２】 上記実施形態においては、熱輻射体として、ハロゲンランプ４０を採用してい るが、本考案は、他の熱輻射体を採用した場合でも適用可能である。

【００４３】 また、上記実施形態においては、温度センサとして熱電対を使用しているが、 本考案は、他種類の温度センサを使用する場合にも適用可能である。もちろん、 その場合には、センサホルダ５０の形状を使用する温度センサの形状に適したも のにする。

【００４４】

【考案の効果】

本考案によれば、外管の外周面上における温度センサの配置位置が一定になる ので、該配置位置が不確定なことに起因した該温度センサの検出温度のばらつき がなくなり、その結果、上記検出温度の信頼性が向上する。したがって、上記温 度センサの検出温度に基づいていわゆる空炊きを精度良く検出することが可能に なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る流体加熱装置の一実施形態を示す
縦断面図。

【図２】図１の流体加熱装置の平面図。

【図３】図２のＡ矢視図。

【図４】センサホルダの斜視図。

【図５】図４のＣ−Ｃ断面図。

【図６】図１のＤ−Ｄ断面図。

【符号の説明】

１０ 流体加熱装置 ２０ 外管 ２１ 空間 ３０ 内管 ４０ ハロゲンランプ ５０ センサホルダ ７０ 温度センサ ７１ 検出部 ８０ ポンプ ８１ 貯槽 ９０ 温度センサ １００ コントローラ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱輻射体を内装した内管と、この内管を
   囲む態様で配設した外管とを備え、前記内管と外管との
   間に画成された空間で被加熱流体を流通させるととも
   に、その被加熱流体を前記熱輻射体の輻射熱によって加
   熱するようにした流体加熱装置において、 温度センサを位置決め保持するセンサホルダを前記外管
   の外周面に付設したことを特徴とする流体加熱装置。
2. 【請求項２】 熱輻射体は、ハロゲンランプである請求
   項１に記載の流体加熱装置。
3. 【請求項３】 前記温度センサは熱電対であり、前記セ
   ンサホルダは、前記温度センサの検出部が挿入可能な管
   からなることを特徴とする請求項１に記載の流体加熱装
   置。
4. 【請求項４】 前記センサホルダは、前記外管の外周面
   から浮上させて設けたことを特徴とする請求項１に記載
   の流体加熱装置。