JP3137272B2 - 流体加熱装置 - Google Patents
流体加熱装置Info
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- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
-
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- F24H1/121—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium using electric energy supply
Description
加熱に用いられる流体加熱装置で、半導体製造用洗浄液
温調装置、薬液温調装置、メッキ液温調装置さらに食品
製造用液温調装置等に適用されるものある。
被加熱流体の汚染防止の観点から、加熱容器の材質に石
英ガラスを用い、加熱源のヒータも直接液体に接触しな
いように、石英ガラス管内に設置する構造のものが多
い。また加熱効率の向上の観点からニクロム線ヒータを
加熱源に用いる方式に代わりハロゲンランプを利用する
方式も多くなっている。
(A)に示すように、石英ガラス容器aとヒータbを組
合わせたものとしては、実開平2−52437号公報に
示されたものがあり、また図1(B)に示すように、加
熱器の加熱能力を増大させるために、石英ガラスによる
二重管加熱容器Cの中空内管にヒータを配置した加熱容
器を複数個連結して流体を連続に加熱できるようにした
連続加熱器の従来技術としては、実開昭62−2246
2号公報に示されたものがある。さらに、加熱能力の増
大を図った連続加熱装置の他の先行技術としては、図2
に示すように、石英ガラスからなる外管e内に複数の内
管fを配し、この各円管f内にハロゲンランプからなる
ヒータを取出し自在に設置した加熱容器gを複数個直列
に配置したものがある。
ては、(1)不均一加熱の問題、(2)大型化の問題、
(3)液溜まりの問題等があり、これら個々の問題点を
以下に説明する。
実開平2−52437号公報(図1)で示すように不可
欠であるが、この場合、加熱容器が加熱と被洗浄物の処
理槽を兼ねているため、加熱容器の大型化や流体の加熱
が不均一になるなどの問題がある。
ず加熱容器の数を増やす方法があるが、図1(B)に示
される実開昭62−22462号公報のものにあって
は、加熱容器間を結ぶ配管が長いため、加熱容器を複数
個並べた場合は全体の高さが増えてしまう問題がある。
また図2にす構成のものにあっては、加熱容器としては
石英ガラスの外管内eの複数の内管fを配し、その中に
ヒータを設置した構造にして加熱容器単体としての大出
力化を図り、この加熱容器gを複数個隣接配置して連続
加熱ができるようにして大容量の流体の加熱を実現して
いるが、この連続隣接配置方法も加熱容器間のピッチが
大きく、加熱装置全体の容積を増やし、装置の大型化を
招くという問題がある。
置されているため、各加熱容器gの上面に気泡が溜まり
やすく、特に液が沸騰した際に、多量に発生する気泡が
流出しにくく危険であった。また加熱容器内に液溜まり
もできやすく、被加熱流体の汚染の点でも問題がある。
一方図1(B)に示す実開昭62−22462号公報の
ものは、加熱容器内の流れを円滑にし、気泡の逃げや液
溜りの防止のために、加熱容器を傾斜して設置している
が、この従来例のものにあっては、複数個の加熱容器を
並べる場合、各加熱容器の傾斜がジグザグ状になって同
じ向きでないため、各加熱容器間のピッチが大きくな
り、スペースをとる問題がある。
ので、被加熱流体を汚染することなく、高効率で流体を
連続的に加熱できるようにする観点からハロゲンランプ
と石英ガラスによる加熱容器の構成を踏襲しつつ、クリ
ーンルーム内での使用を前提に、加熱装置としての小型
化を図り、特に加熱能力の増大の際に顕在化する装置の
大型化の問題を回避でき、また加熱容器及び配管系での
液溜りの問題を回避でき、さらにヒータの寿命を長くす
ることができるようにした流体加熱装置を提供すること
を目的とするものである。
に、本発明に係る流体加熱装置は、純水や薬液の加熱に
用いる流体加熱装置において、加熱部2と流体供給調整
部3とを箱体1内に収容し、これら加熱部2と流体供給
調整部3とを箱体1内で分離し、流体供給調整部3を加
熱部2の側方に配置し、加熱部2の下流側に気泡分離除
去装置19を介装した構成になっている。そしてこの構
成において、流体供給調整部3を加熱部2の側方から上
下方向にわたって配置し、または加熱部2と流体供給調
整部3との間に遮熱板4を介装した構成となっている。
また加熱部2は両端を側板5,5にて閉じた筒状の外管
6内に、側板5,5を貫通して内管7を設け、さらに外
管6に流入管8と流出管9とを設け、かつ石英ガラスか
らなる加熱容器2aの上記内管7内にヒータを挿入した
構成からなり、流体供給調整部3は加熱部2に流体を供
給する管路で、かつ開閉弁、流量計、温度センサ、安全
弁、継手配管等よりなっている。また加熱部2の加熱容
器2aをその軸心が上下方向に傾斜するようにして配置
すると共に、この傾斜して配置される加熱容器2aの外
筒6の低い方の端部下面に流入管8を、また高い方の端
部上面に流出管9のそれぞれの基端部を接続すると共
に、上記流入管8と流出管9をそれぞれの下流側が高く
なるように傾斜させた構成となっている。さらに加熱容
器2aを複数個用いる場合において、各加熱容器2aの
流入管8と流出管9を加熱容器2aの一側方へ延設して
それぞれの端部を同一方向にオフセットして一方の加熱
容器2aの流出管9と他方の加熱容器2aの流入管8を
接続する。また、加熱容器2aの外筒6に接続する流入
管8と流出管9のそれぞれの基端部を、外筒6の接線方
向に向けて接続し、かつ流入管8、流出管9の外筒6と
の接合部の管壁面を曲面としてある。そしてさらに、加
熱容器2aの内管7内に挿入するヒータにハロゲンラン
プ10を用い、このハロゲンランプ10の両端のシール
部が内管7より完全に露出させると共に、この両端部を
ばね状支持具12にて内管7に支持した構成となってい
る。
横方向及び上下方向に分離配置されて、薄い箱体1内に
収納される。そしてこの両者間に介装した遮熱板にてそ
れぞれが断熱される。そして流体中の気泡は気泡分離除
去装置19にて分離除去される。また加熱部3を流れる
流体は常に上方向へ傾斜して流れることにより、途中に
滞溜したり、気泡が溜まることなく流れる。また加熱部
3の各加熱容器2a内へ流入する流体は加熱容器2aの
接線方向に流入される。各加熱容器2aでのヒータとし
て用いたハロゲンランプ10は、その両端部の熱上昇が
防止されると共に容易に脱着できるように装着される。
いて説明する。図中1は流体加熱装置の箱体であり、こ
の箱体1内に、この箱体1の横方向一方側に、複数の加
熱容器2a,2aを上下方向に直列に接続してなる加熱
部2があり、他方側に、この加熱部2の加熱容器2a,
2aに流体を供給循環させるための流体供給調整部3が
配設してある。そしてこの両者間に遮熱板4が介装して
ある。
7に示すようになっており、両端を側板5,5で閉じた
円筒状に形成された外管6と、この外管6の両側板5,
5を貫通して外管6内に、これと同軸状に複数本配設し
た内管7と、外管6の下側下面に連設した流入管8と、
外管6の外側上面に連設した流出管9とからなってい
る。この加熱容器2aの全ての構成部材は透明の石英ガ
ラスにて構成され、かつ溶接にてそれぞれが接合されて
いる。内管7の本数は外管6の径によって適宜選択さ
れ、かつ各内管7を覆う流体厚が略同一になるように配
置されている。
外管6の断面形状の縦方向中心軸と交る位置で、かつ流
入管8は外管6の下側一側端部に、流入管9は外管6の
上側他側端部にそれぞれ接続されている。そして両管
8,9とも上記縦方向中心軸の一側方に延設されてい
る。そしてこの両管8,9のそれぞれの基部は外管6の
横方向中心軸に対して互いに離れる方向に3〜5°に傾
斜した接線方向に向けてある。また両管8,9のそれぞ
れは上記基部より外管6に沿う方向で、互いに対向する
方向に湾曲折れ曲げられており、かつ流入管8にあって
は外管6の軸心に対して下方6〜8°にわたって傾斜さ
れており、流出管9にあっては外管6の軸心に対して上
方へ6〜8°にわたって傾斜されている。
るハロゲンランプ10が挿入支持される。このハロゲン
ランプ10の支持構造は図8に示すようになっていて、
ハロゲンランプ10の両端のシール部11が内管7より
完全に露出されるようになっており、そのシール部11
の近傍の管壁がばね状支持具12にて内管7の軸心部に
支持されている。ばね状支持具12は例えば板ばねが用
いられ、折り曲げ中間部にハロゲンランプ10の管壁を
挟持するヒータ支持部12aが設けられ、折り曲げ基端
部と両先端部が内管7の内面に当接する形状になってお
り、一方の先端部に内管7に設けた切欠7aに係合する
突起12bが設けられている。上記ばね状支持具12の
形状は図10に示すように種々の形状が考えられる。
2aは図3に示すように、取付具13により箱体1に取
付けられる。このとき、複数個の加熱容器2a,2aを
用いる場合には図3に示すように上下に並べて配置す
る。このとき、各加熱容器2a,2aは流出管9の基端
部を接続した方の端部が高くなるようにわずかに、かつ
同方向(平行)に傾斜させてある。この傾斜角は上記流
入管8、流出管9の傾斜度である6〜8°より小さな角
度、例えば3°の角度となっている。この傾斜角の3°
はハロゲンランプ10の許容設置角度5°以下というハ
ロゲンランプ10の使用条件を満たしており、また流入
管8と流出管9の姿勢も上記傾斜角度3°にて少しは相
殺されるがまだ3〜5°の傾斜が保たれることになり、
加熱容器2aを通過する流体は全て上向きの同一の傾斜
角の流路を通過することになる。
8と流出管9は通常の接続管にて接続される。そして最
下側(最上流側)の加熱容器2aの流入管8は排水弁1
4、開閉弁15、流量計16等を介装した流入管路17
に接続されている。一方最上側(最下流側)の加熱容器
2aの流出管9は温度センサ18を介して気泡分離除去
装置19の流入管20に接続されており、この気泡分離
除去装置19の流出管21に開閉弁22を介装した流出
管路23が接続してある。またこの流出管路23の開閉
弁22の上流側には開閉弁24と安全弁25を介装した
安全管路26が接続してある。
ぞれ加熱容器2aの下側及び上側に位置され、かつ加熱
容器2aの位置より側方へ延長され、また各管路内の開
閉弁、流量計、安全弁等の流体供給調整部3の各機器は
加熱部2に対して遮熱板4にて仕切られた箱体1の他側
方部に配置されている。
は上記したように、縦方向中心軸に対して一側方へオフ
セットされているが、このオフセット量は流入管8と流
出管9に取付く接手管13が外管6に干渉しない範囲で
最小にする。
行となる角度で傾斜して取付けられており、かつこれの
流入管20と流出管21も加熱容器のそれと同じように
傾斜されており、この気泡分離除去装置19においても
流体の通路は傾斜するようになっている。
遮熱板4aが対設してある。また上記各加熱容器2,2
の外周部は必要に応じて断熱材にて被覆する。
した液体は流量計16、開閉弁15、排水弁14を介し
て順次加熱容器2a,2aを通り、この間に内管7内に
挿入されたハロゲンランプ10にて加熱され、ついで気
泡分離除去装置19で気泡が分離除去され、流出管路2
3の開閉弁22を経て流出される。
ランプ10の許容設置角度の範囲で傾斜されており、し
かもこの加熱容器2の流入管8と流出管9もそれぞれの
下流側が高くなるように傾斜されていることにより、加
熱容器2a内を通る液体は、加熱容器2a内で液溜り及
び気泡溜りが生じることなくスムーズに流れる。そして
最後に気泡分離除去装置19にてまとめて気泡が分離除
去される。また各加熱容器2の流入管8と流出管9の基
端部は加熱容器2の外管6の接線方向に接続されている
ことにより、加熱容器2の液体の流入、流出は旋回流と
なり効率よく加熱される。ヒータとなるハロゲンランプ
10はばね状支持具12をはずすことにより容易に交換
される。
部2の側方へ離間して配置した例を示したが、流体供給
調整部3は加熱部の側方から上下にわたって配置しても
よい。また上記実施例では、加熱部2を構成する加熱容
器2aを2個用いた例を示したが、この加熱容器2aは
1個でもよく、あるいは3個以上であってもよく、複数
個用いる場合は上記実施例で示したように上下方向に配
列する。また気泡分離除去装置19は、加熱容器2aの
直ぐ下流側に接続しないで、回路系の他の部分に介装す
るようにしてもよい。
整部3とを箱体1内で分離し、流体供給調整部3を加熱
部2の側方に配置し、加熱部2の下流側に気泡分離除去
装置19を介装したことにより、箱体1内に加熱部2と
流体供給調整部3を収納してなる流体加熱装置の薄型化
を図ることができると共に、流体の加熱時に生じる気泡
が加熱部を流体する際に分離除去される。 また、流体供
給調整部3を加熱部2の側方から上下方向にわたって配
置したことにより、箱体1内での加熱部2と流体供給調
整部3の組立性及び整備性を向上することができる。
間に遮熱板4を介装したことにより、箱体1内で加熱部
2と流体供給調整部3との間隔を狭くすることができて
装置の小型化を図ることができる。
軸心が上下方向に傾斜するようにして配置したことによ
り、加熱部を流れる流体は、この加熱部2の加熱容器2
a内で滞留することがなくなると共に、加熱容器2から
の気泡の流出が円滑に行なわれる。また傾斜して配置さ
れる加熱容器2aの外筒6の低い方の端部下面に流入管
8を、また高い方の端部上面に流出管9のそれぞれの基
端部を接続すると共に、上記流入管8と流出管9をそれ
ぞれの下流側が高くなるように傾斜させたことにより、
加熱容器2aに対する流入管8と流出管9のそれぞれの
接続部での流体の流通がスムーズに行なわれると共に、
この部分に気泡が溜まることがなくなる。
いて、各加熱容器2aの流入管8と流出管9を加熱容器
2aの一側方へ延設してそれぞれの端部を同一方向にオ
フセットして一方の加熱容器2aの流出管9と他方の加
熱容器2aの流入管8を接続したことにより、加熱容器
2a相互の流入管8と流出管9の接続部を加熱容器2a
の側方で行なうことができ、これにより、複数の加熱容
器2aを用いた場合に、各加熱容器2aの上下方向の間
隔を小さくできて高さ方向の大きさを小さくすることが
できる。
管8と流出管9のそれぞれの基端部を、外筒6の接触方
向に向けて接続し、かつ流入管8、流出管9の外管6と
の接合部の管壁面を曲面にしたことより、加熱容器2a
への流体の流入、流出は加熱容器2aの軸心に対して旋
回流となり、この加熱容器2a内での加熱効率を向上す
ることができる。そしてさらに、加熱容器2aの内管7
内に挿入するヒータにハロゲンランプ10を用い、この
ハロゲンランプ10の両端のシール部が内管7より完全
に露出させると共に、この両端部をばね状支持具12に
て内管7に支持したことにより、ハロゲンランプ10の
シール部の冷却が十分になり、このハロゲンランプ10
の寿命を長くすることができ、またこれの脱着を容易に
行なうことができる。
従来例を示す断面図である。(B)は石英ガラスによる
二重管式加熱容器の内管内にヒータを配置した加熱容器
を複数個連結した従来例を示す断面図である。
この内管内にハロゲンランプを脱着自在に挿入するよう
にした従来例を示す断面図である。
図である。
図である。
図である。
る。
例を示す正面図である。
調整部、4,4a…遮熱板、5…側板、6…外管、7…
内管、7a…切欠、8…流入管、9…流出管、10…ハ
ロゲンランプ、11…シール部、12…ばね状支持具、
12a…ヒータ支持部、12b…突起、13…取付具、
15,22,24…開閉弁、16…流量計、17…流入
管路、18…温度センサ、19…気泡分離除去装置、2
3…流出管路、25…安全弁、26…安全管路。
Claims (8)
- 【請求項1】 純水や薬液の加熱に用いる流体加熱装置
において、加熱部2と流体供給調整部3とを箱体1内に
収容し、これら加熱部2と流体供給調整部3とを箱体1
内で分離し、流体供給調整部3を加熱部2の側方に配置
し、加熱部2の下流側に気泡分離除去装置19を介装し
たことを特徴とする流体加熱装置。 - 【請求項2】 流体供給調整部3を加熱部2の側方から
上下方向にわたって配置したことを特徴とする請求項1
記載の流体加熱装置。 - 【請求項3】 加熱部2と流体供給調整部3との間に遮
熱板4を介装したことを特徴とする請求項1記載の流体
加熱装置。 - 【請求項4】 加熱部2と流体供給調整部3とからなる
流体加熱装置において、加熱部2は両端を側板5,5に
て閉じた筒状の外管6内に、側板5,5を貫通して内管
7を設け、さらに外管6に流入管8と流出管9とを設
け、かつ石英ガラスからなる加熱容器2aの上記内管7
内にヒータを挿入した構成からなり、流体供給調整部3
は加熱部2に流体を供給する管路で、かつ開閉弁、流量
計、温度センサ、安全弁、継手配管等よりなることを特
徴とする流体加熱装置。 - 【請求項5】 加熱部2と流体供給調整部3とからなる
流体加熱装置において、加熱部2の加熱容器2aをその
軸心が上下方向に傾斜するようにして配置すると共に、
この傾斜して配置される加熱容器2aの外筒6の低い方
の端部下面に流入管8を、また高い方の端部上面に流出
管9のそれぞれの基端部を接続すると共に、上記流入管
8と流出管9をそれぞれの下流側が高くなるように傾斜
させたことを特徴とする流体加熱装置。 - 【請求項6】 加熱容器2aを複数個用いる場合におい
て、各加熱容器2aの流入管8と流出管9を加熱容器2
aの一側方へ延設してそれぞれの端部を同一方向にオフ
セットして一方の加熱容器2aの流出管9と他方の加熱
容器2aの流入管8を接続したことを特徴とする請求項
5記載の流体加熱装置。 - 【請求項7】 加熱容器2aの外筒6に接続する流入管
8と流出管9のそれぞれの基端部を、外筒6の接線方向
に向けて接続し、かつ流入管8、流出管9の外筒6との
接合部の管壁面を曲面としたことを特徴とする請求項5
記載の流体加熱装置。 - 【請求項8】 加熱容器2aの内管7内に挿入するヒー
タにハロゲンランプ10を用い、このハロゲンランプ1
0の両端のシール部が内管7より完全に露出させると共
に、この両端部をばね状支持具12にて内管7に支持し
たことを特徴とする請求項4または5記載の流体加熱装
置。のある。
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