JP3042637U - 液体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易で、熱交換効率の良好な液体加熱
装置を提供する。 【解決手段】 加熱されるべき液体を通過させる透光性
の内管と、前記内管の外側に前記内管を覆うように、所
定の間隔を隔てて配設された反射筒からなる外管と、前
記外管と前記内管との間に形成される空間内に配設され
た複数の放射加熱体と、前記外管の開口端部に配設され
た反射板とを具備し、前記反射板は前記内管と、前記放
射加熱体と、前記外管とが所定の間隔を隔てて配置され
るようになし、少なくとも前記放射加熱体を挿通する穴
を具備してなることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する分野】

本考案は、液体加熱装置に係り、特に、腐食性薬液等の温度制御に用いられる 液体加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

強腐食性薬液を一般産業用に用いる場合は、液温によって反応速度が大幅に変 化するため、常に、液温の制御には綿密な注意を払う必要がある。 そこで、液温の制御を行うために恒温槽等のいろいろな温度制御装置が開発さ れている。

【０００３】 このような温度制御装置の配管部には、腐蝕性の強い薬液が通過するため、配 管部には耐腐蝕性材料であるフッ素樹脂等が用いられ、熱交換部にも薬液に対し て耐性を持たせるためにいろいろな工夫がなされている。 その中で、熱源としてハロゲンランプを用いた液体加熱装置が提案されている 。この装置は、図１０に示すように、透明石英ガラスからなり、処理液導入口５ １と排出口５２とを有する外管５３内に円筒状の透明石英ガラスからなる内管５ ４を挿通し、この内管５４内に熱源としてのハロゲンランプ５５を設置したもの である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この装置では、処理液導入口５１と排出口５２とを有する外管 ５３にハロゲンランプ５５を設置するための円筒状の内管５４を挿通する構造上 、透明石英ガラス管からなる外管５３に内管挿通穴を形成し内管５４を外管５３ に溶接する等、種々の難しい加工をしなければならないという問題があった。 特に加熱能力を高めるためには熱源であるハロゲンランプ５５の本数を増やす 必要があるが、従来の装置構造では、内管５４の数を増やさなければならず、加 工が困難であり高度の溶接技能を要するため、これがコストの高騰の原因となっ ている。 また、この装置は、ハロゲンランプ５５が外管５３の内側に配設される構造で ある以上、その設置可能本数は外管５３の内径と内管５４の外径との関係によっ て制約され、加熱能力の増加に対して制約があり、小型化が困難であった。

【０００５】 また、必要に応じてハロゲンランプ５５の本数を増減したい場合、内管５４の 数を後からでは増減できないため、コスト面で無駄が避けられず、フレキシブル に対応できなかった。

【０００６】 本考案は、前記実情に鑑みてなされたもので、小型で加熱能力が高く、制作が 簡単で製造コストが低く、加熱能力を容易に変更可能な、液体加熱装置を提供す ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

そこで本考案の液体加熱装置では、加熱されるべき液体を通過させる透光性の 内管と、前記内管の外側に前記内管を覆うように、所定の間隔を隔てて配設され た反射筒からなる外管と、前記外管と前記内管との間に形成される空間内に配設 された複数の放射加熱体と、前記外管の開口端部に配設された反射板とを具備し 、前記反射板は前記内管と、前記放射加熱体と、前記外管とが所定の間隔を隔て て配置されるようになし、少なくとも前記放射加熱体を挿通する穴を具備してな ることを特徴とする。

【０００８】 望ましくは、前記放射加熱体は、ハロゲンランプであることを特徴とする。 また望ましくは、前記外管または前記反射板は、内面が鏡面を構成する金属で 構成されていることを特徴とする。 また望ましくは、前記外管および前記反射板は、一体的に形成されていること を特徴とする。 望ましくは、前記外管は、外周面が金属薄膜または金属箔で被覆されたガラス 管であることを特徴とする。 望ましくは、前記外管および前記反射板は、一体成形されたガラスで構成され ており、前記外管および前記反射板の外面が金属薄膜または金属箔で被覆されて いることを特徴とする。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。 本考案実施例の液体加熱装置は、半導体ウェハの湿式洗浄工程における薬液処 理装置の温度制御システムで用いられるものである。薬液処理装置は、図１に示 すように、処理液の充填された処理槽１０１から配管１０２を介して、ポンプ１ ０３によって処理液を循環せしめ、液体加熱装置１０４で熱交換を行い、フィル タ１０５を介して温度制御およびパーティクル除去のなされた処理液を処理槽１ ０１に戻すように構成されている。

【００１０】 この液体加熱装置１０４は図２乃至図４（図３は図２のＡ−Ａ拡大断面図、図 ４は図２のＢ−Ｂ拡大断面図）に示すように、加熱されるべき液体を通過させる 透光性の石英ガラスからなる内管１と、前記内管１の外側に前記内管を覆うよう に、所定の間隔を隔てて配設され、内周面を鏡面加工された金属管からなる反射 筒としての外管２と、前記外管と前記内管との間に形成される空間内に配設され た６本のハロゲンランプ３と、前記外管の開口端部に配設された金属製の反射板 ４とを具備してなることを特徴とする。

【００１１】 この液体加熱装置は、内管１の入り口５から挿入された液体が、内管１の出口 ６に向けて通過する際に、ハロゲンランプ３からの放射熱によって加熱するもの である。

【００１２】 ここで、各放射加熱体を構成するハロゲンランプ３は、ハロゲン含有ガスの封 入された透明ガラス管３ａと、この透明ガラス管内に配設されたフィラメント３ ｂと、その両端に配設され、フィラメントに電圧を印加する電極端子部３ｃとで 構成される。この電極端子部３ｃは、反射板４に形成された６個の挿通穴にそれ ぞれ挿通せしめられ、反射板４の外側に突出している。 この各電極端子部３ｃをそれぞれの挿通穴に挿通することによって、各ハロゲ ンランプ３は、内管１の外周から一定の間隔を隔てて配設される。 なお、これにより、各ハロゲンランプ３の透明ガラス管３ａと内管１の間には 、空間Ｓが形成される。

【００１３】 一方、外管２は、内面を鏡面加工した金属管からなり、その両端の開口端部を 反射板４により位置決め固定され６本のハロゲンランプ３を一体的に覆うように 配設される。なお、これにより各ハロゲンランプ３の透明ガラス管３ａと外管２ の間には、空間Ｐが形成される。

【００１４】 次に、反射板４は、内面を鏡面加工した金属板からなり、外管２両端の開口端 部を塞ぐように配設されたドーナツ状の金属板である。この反射板４は、図４に 示すように中央に内管１を挿通する内管挿通用の穴を有するとともに、この内管 １挿通用の穴の外周には、放射状に等間隔で、ハロゲンランプの電極端子部３ｃ の両端を挿通するためのハロゲンランプ挿通用の穴が６つ配設されている。

【００１５】 この液体加熱装置では、内管１、外管２、ハロゲンランプ３は、反射板４の透 明ガラス管挿通用の穴に内管１を挿通し、反射板４のハロゲンランプ挿通用の各 穴に、各ハロゲンランプ３の両端を挿通することにより位置決めされる。

【００１６】 本考案の液体加熱装置によれば、内管１の外側に空間Ｓを隔ててハロゲンラン プ３を配設したため、加熱体との接触を避けることができ、内管１の局部的な加 熱による破損事故を回避できるとともに、放射によってのみ安全に効率良く液体 を加熱することができる。

【００１７】 また、外管２の内周と反射板４の内面は鏡面加工されているため、ハロゲンラ ンプから空間Ｐ側に放出する光を外管２と反射板４の鏡面で反射させ、装置外へ の熱放散を抑制すると共に、反射光をも内管１内の液体に導くことにより損失熱 を減少させ、熱交換効率を高くすることができる。

【００１８】 また、各ハロゲンランプ３の電極端子部３ｃが反射板４の外側に突出している ため、電極端子部３ｃは外気によって冷却されるので、電極端子部３ｃの過熱に よるハロゲンランプ３の寿命低下を避けることができる。

【００１９】 また、ハロゲンランプ３を内管１の外周に放射状に設けているため、従来のよ うな石英ガラス管の内側に配設する場合に較べハロゲンランプの本数を容易に増 やすことができ、加熱能力を容易に高めることができる。

【００２０】 また、従来のように、石英ガラス管の内側に放射加熱体挿通用の内管を形成す る必要がないため、製造に際し、内管を加工する段階で、設置するハロゲンラン プの本数を事前に決定する必要はない。したがって、この構造では、必要に応じ て反射板のみを取り替えることによりハロゲンランプの数を変更し、容易に加熱 能力を適宜変更することができる。

【００２１】 また、図１０に示した従来の装置のように、石英ガラス管にハロゲンランプ３ を挿通する放射加熱体挿通用の穴を形成する加工を行う必要がないなど、装置構 造が単純となり、製造コストを低くすることができる。

【００２２】 また、前記実施例では放射加熱体としてハロゲンランプを６本配設したが、必 要に応じて適宜変更可能である。 なお、この配設された複数の放射加熱体のうち必要に応じて加熱する放射加熱 体を選定し、給電を制御することにより、パワーを調整することも可能である。

【００２３】 前記実施例では、加熱手段から空間を介して配管すなわち内管を配設し、放射 熱によって加熱する構造をとるとともに、放射加熱体として近赤外線光を出力す るハロゲンランプで構成し、配管にはこの近赤外線光を透過する石英ガラス管を 用いているため、配管自体が光を吸収して、温度が上昇することもない。したが って、配管が急激な温度上昇により損傷を受けるおそれもない。

【００２４】 なお、前記実施例では、放射加熱体をハロゲンランプとしたが、これに限定さ れることなく、他の放射加熱体、例えば赤外線加熱体で構成してもよい。 また、前記実施例では、配管を石英ガラス管で構成したが、耐薬品性、耐熱性 および耐圧性を有し、放射熱を透過する材料であればよい。 前記実施例では、外管２と反射板４を夫々別体として形成したが、これに限定 されることなく、一体的に形成してもよい。 さらに、前記実施例では、外管２と反射板４を夫々内面が鏡面加工された金属 板で構成したが、これに限定されることなく、たとえば、外管２を外周面を金属 薄膜、または金属箔で被覆した透明ガラス管で構成することも可能である。

【００２５】 本考案の第２の実施例として図５および図６（図６は図５のＡ−Ａ拡大断面図 ）に、外管２と反射板４を一体形成して透明ガラス管２ｇで構成し、これらの外 面を金属薄膜２ｍで被覆したものを示す。他の部位については前記第１の実施例 と同様に形成されており、同一部位については同一符号を付した。金属薄膜を外 面に被覆するための具体的な実施方法としては、耐熱性の高い金属を選んでメッ キ法や蒸着法などで可能である。このように外面に金属薄膜を被覆したものは内 面から見ればいわゆる鏡であって、反射効率の特によい鏡面である。 なお、金属薄膜を形成するほか、金属箔で覆うようにしてもよい。

【００２６】 また、前記実施例の液体加熱装置において外管２の外側を、断熱材で包むよう にすれば、さらに、外管２から熱伝導や輻射による外側への熱放散を抑制し、熱 交換効率を高めることができる。

【００２７】 さらに、前記実施例の液体加熱装置では反射板４に内管挿通用の穴と放射加熱 体挿通用の穴を形成し、内管１とハロゲンランプ３をそれぞれ内管挿通用の穴、 放射加熱体挿通用の穴に挿通するようにしたが、本考案の液体加熱装置は、反射 板に少なくともハロゲンランプ３を挿通するハロゲンランプ挿通用の穴を配設し たものであればよい。

【００２８】 本考案の第３の実施例として図７、図８、図９（図８は図７の側面図、図９は 図７のＡ−Ａ拡大断面図）に示す液体加熱装置では、内管１を入り口５と出口６ を配設する周面部１ａと、周面部１ａの両端に配設される略半球部１ｂとで構成 し、外管２を内管１の入り口５を挿通する外管下部２ｂと、内管１の出口６を挿 通する外管上部２ａの２部材の合体で構成し、さらに、反射板４を、内管１の略 半球部に係合する半球凹部４ａと、半球凹部４ａの外周に配設され、各ハロゲン ランプ３を挿通する放射加熱体挿通用の穴が形成されたフリンジ部４ｂで構成し ている。

【００２９】 なお、図９で示すように外管２の外管上部２ａ、外管下部２ｂは、それぞれ内 面が鏡面加工された断面半円状をなし、その両端に配設され、それぞれボルト７ に螺合する穴が形成されたフリンジ２ｃ、２ｄとで構成されている。ここで、外 管上部２ａと外管下部２ｂとにより、前記内管１の周面部１ａを一定の空間を介 して覆うように配設し、フリンジ２ｃ、フリンジ２ｄに形成されたボルト螺合用 の穴を位置決めするように外管上部２ａのフリンジ２ｃと外管下部２ｂのフリン ジ２ｄを摺接させる。そして、位置決めされた穴にボルト７を螺合して、ナット ８で固定することにより外管２を隙間無く一体にすることができる。

【００３０】 このような液体加熱装置によれば、反射板４に内管挿通用の穴を形成しないで 構成した場合であっても、反射板４にハロゲンランプ３を挿通するハロゲンラン プ挿通用の穴を形成したから、第１の実施例の液体加熱装置と同様の効果が得ら れる。

【００３１】 さらに、反射板４に半球凹部４ａを形成し、内管１の略半球部１ｂの両端をそ れぞれ係合するようにしたから、略半球部１ｂ側に放出する光を反射板４の鏡面 で反射させ、装置外への熱放散を抑制すると共に、この反射光をも内管１の液体 に導くことにより、損失熱をさらに減少させ、より熱交換効率を高くすることが できる。

【００３２】 また、液体加熱装置を組立てる際、外管下部２ｂと外管上部２ａにそれぞれ、 内管１の入り口５挿通用の穴、出口６挿通用の穴を配設しているから、入り口５ 、出口６をそれぞれの穴に挿通してから外管下部２ｂと外管上部２ａを合体する ことにより、外管２を配設することができる。

【００３３】 なお、外管上部２ａと外管下部２ｂとで構成される外管２は、内面が光を反射 する鏡面に加工されており、ボルトなどにより隙間無く一体にされる構造である ため、ハロゲンランプ３から放出する光を外部に逃す虞はなく、確実に内管１内 を流通する液体内に導くことができる。

【００３４】 また、反射板４に、内管１の略半球部１ｂに係合する半球凹部４ａを配設した ため、内管１全体を保護するとともに、内管１を反射板４の半球凹部４ａで支持 することができる。したがって、機械的強度の高い、安定した液体加熱装置を提 供することができる。

【００３５】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案の液体加熱装置によれば、入り口と出口とを 有する内管であるガラス管の外側にハロゲンランプを設置するようにしたため、 従来のようにガラス管にハロゲンランプを設置するための円筒状の管を挿通する 必要はなく、ガラス管に円筒状の管を挿通する穴を形成し円筒状の管を溶接する 等の種々の難しい加工が不要で、安価に製造することが可能となる。

【００３６】 また、加熱能力を高めるために熱源であるハロゲンランプの本数を増やす場合 であっても、本考案の液体加熱装置によれば、ガラス管に円筒状の管を挿通する 穴を形成し円筒状の管を溶接する等の種々の難しい加工が不要で、内管であるガ ラス管の構造が単純であるため、製造に際し、高度のガラス溶接技能を要しない 。したがって、製造コストを低くすることができる。

【００３７】 また、本考案の液体加熱装置は放射加熱体が内管であるガラス管の外側に配設 される構造であるため、内管を加工する段階で、放射加熱体の本数を事前に決定 する必要もなく、必要に応じて放射加熱体の配設数を変更し、また、必要に応じ てこの配設された複数の放射加熱体のうち加熱する放射加熱体を選定して使用す ることも可能であるから、加熱能力を適宜変更することができる。

【００３８】 また、本考案の液体加熱装置は放射加熱体が内管であるガラス管の外側に配設 される構造であるため、従来のように放射加熱体の設置本数が内管であるガラス 管の内径によって制約されるということはなく、加熱能力の増加を図ることが可 能である。

【００３９】 また、本考案の液体加熱装置によれば、放射熱によって加熱するとともに、ハ ロゲンンランプから外部に逃げる光を外管と反射板で反射させてその熱放散を抑 制するように構成したため、小型を維持しつつ、熱交換効率を高くすることがで きる。

【００４０】 また、放射加熱体をハロゲンランプなどの近赤外線光を発するもので構成し、 配管にはこの近赤外線光を透過する石英ガラス管を用いれば、配管自体が光を吸 収して温度が上昇することもなく、これにより配管が急激な温度上昇により損傷 を受けるおそれもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施例の加熱装置が用いられる薬液処理
システムを示す図

【図２】本考案の第１の実施例の液体加熱装置を示す図

【図３】図２のＡ−Ａ拡大断面図

【図４】図２のＢ−Ｂ拡大断面図

【図５】本考案の第２の実施例の液体加熱装置を示す図

【図６】図５のＡ−Ａ拡大断面図

【図７】本考案の第３の実施例の液体加熱装置を示す図

【図８】図７の側面図

【図９】図７のＡ−Ａ拡大断面図

【図１０】従来例の加熱装置を示す図

【符号の説明】

１…内管 ２…外管 ２ｍ…金属薄膜 ２ｇ…ガラス管 ３…ハロゲンランプ ３ａ…石英管 ３ｂ…フィラメント ３ｃ…電極端子部 ４…反射板 Ｓ…空間 Ｐ…空間

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱されるべき液体を通過させる透光性
   の内管と、前記内管の外側に前記内管を覆うように、所
   定の間隔を隔てて配設された反射筒からなる外管と、前
   記外管と前記内管との間に形成される空間内に配設され
   た複数の放射加熱体と、前記外管の開口端部に配設され
   た反射板とを具備し、前記反射板は前記内管と、前記放
   射加熱体と、前記外管とが所定の間隔を隔てて配置され
   るようになし、少なくとも前記放射加熱体を挿通する穴
   を具備してなることを特徴とする液体加熱装置。
2. 【請求項２】 前記放射加熱体は、ハロゲンランプであ
   ることを特徴とする請求項１記載の液体加熱装置。
3. 【請求項３】 前記外管または前記反射板は、内面が鏡
   面を構成する金属で構成されていることを特徴とする請
   求項１または２記載の液体の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記外管は、外周面が金属薄膜または金
   属箔で被覆されたガラス管であることを特徴とする請求
   項１または２記載の液体加熱装置。
5. 【請求項５】 前記外管および前記反射板は、一体的に
   形成されていることを特徴とする請求項３記載の液体加
   熱装置。
6. 【請求項６】 前記外管および前記反射板は、一体成形
   されたガラスで構成されており、前記外管および前記反
   射板の外面が金属薄膜または金属箔で被覆されているこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の液体加熱装置。