JP3963610B2 - 液体加熱装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造等の技術分野における洗浄工程やエッチング工程等に使用される液体を高温に加熱する際に用いられる液体加熱装置に関する。
【0002】
【関連技術】
この種の液体加熱装置は、一般にラインヒータと通称されている。このラインヒータとしては、従来から、図3及び図4に示したような2つのタイプが知られている。
【0003】
図3は、従来の第1のタイプのラインヒータを示す概略説明図である。この第1の従来例のラインヒータ20は、上下のマニホールド22,24と該上下のマニホールド22,24を接続する複数の熱交換チューブ26a,26b,26cと、該熱交換チューブ26a,26b,26cの外周面に直接巻き付けられたニクロム線等の加熱体28a,28b,28cとを有している。
【0004】
下部マニホールド24には液体入口30、上部マニホールド22には液体出口32がそれぞれ設けられている。液体入口30から導入される液体は熱交換チューブ26a〜26c内を流動する間にニクロム線28a〜28cによって熱交換チューブ26a〜26cの外面側から加熱され、この加熱された液体は液体出口32より排出される。
【0005】
また、図4は、従来の第2のタイプのラインヒータを示す概略説明図である。この第2の従来例のラインヒータ40は、中空部42を有する石英製の熱交換円筒管44と、該中空部42に挿通設置された赤外線ヒータ46とを有している。
【0006】
該熱交換円筒管44の一端部の下面側には液体入口48、また他端部の上面側には液体出口50がそれぞれ設けられている。液体入口48から導入される液は、該熱交換円筒管44内を流動する間に赤外線ヒータ46によって中空部42側、即ち内面側から加熱され、この加熱された液体は液体出口50より排出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した第1の従来例のラインヒータ20の場合、上下のマニホールド22,24と熱交換チューブ26a〜26cとは溶接によって接続されているが、その溶接部からの内容液の洩れが発生し易いという問題がある。
【0008】
また、熱交換チューブ26a〜26cは通常ポリ四フッ化エチレン(商標名:テフロン)で製造されている。この熱交換チューブ26a〜26cに直接ニクロム線28a〜28cを巻き付けているために、空炊き又は過昇温が発生した際にニクロム線28a〜28cが熱交換チューブ26a〜26cを溶かして、内容液の洩れを発生させるとともに熱交換チューブ26a〜26c内部にニクロム線28a〜28c等の加熱体の材料が入り込んで内容液を金属汚染してしまう事故が多発してしまう。
【0009】
熱交換チューブ26a〜26cの表面温度を管理して、上記した事故を回避する試みもなされるが、ニクロム線28a〜28cを巻いた熱交換チューブ26a〜26cは通常数十本もあるので、全ての熱交換チューブ26a〜26cの表面温度を管理するためには、熱交換チューブ26a〜26cの本数の温度センサの取付と管理が必要となり、それだけコストアップになるという不利がある。
【0010】
上記した第2の従来例のラインヒータ40の場合、内容液の洩れや内容液の汚染の問題はないものの、赤外線ヒータ46の加熱効率を高めるためには、熱交換円筒管44の中空部42の径を小さくし、赤外線ヒータ46と流動する液体との距離を可能な限り短くするために、該熱交換円筒管44の中空内壁の温度が非常に高温になってしまうが、スペース的に温度センサーの取付も難しいので中空内壁の表面温度を管理することは不可能であり、温度管理なしで加熱しているのが現状である。
【0011】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、▲1▼液体加熱装置(ラインヒータ)自体の小型化を可能とし、▲2▼構造がシンプルで製造容易であり、▲3▼コストダウンを図ることができ、▲4▼管理温度を200℃〜300℃という中温度に設定できるので安全であり、▲5▼接液部分の温度が直接管理可能となり安全性が向上し、▲6▼内容液の洩れの発生がなく、▲7▼加熱手段の事故による内容液の金属汚染の発生もない、ようにした液体加熱装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の液体加熱装置は、 一端部を液体入口とし他端部を液体出口とした長尺の熱交換チューブの中を流動する液体を赤外線加熱手段によって加熱し、該長尺の熱交換チューブを赤外線を透過する材料であるフッ素樹脂によって形成するとともにコイル状に巻回して内部に挿通空間を形成し、該挿通空間に該赤外線加熱手段を挿通設置し、前記液体入口を配管によってポンプを介して温水槽と連通しかつ前記液体出口を配管によって温水槽と連通し、前記加熱された液体が前記温水槽に排出されるようにした液体加熱装置であって、前記赤外線加熱手段は直列に配置された温度調節計及び過昇温防止用温度調節計を介して電源に電気的に接続され、前記温度調節計に電気的に接続された温度調節用センサを前記温水槽内に配置しかつ前記過昇温防止用温度調節計に電気的に接続された表面温度検出センサを前記熱交換チューブの内面に取り付けてなり、前記温度調節用センサからの温度信号に基づく前記温度調節計からの指令により前記赤外線加熱手段のオンオフを行い前記温水槽内の液温を調節するとともに前記表面温度検出センサからの温度信号に基づく前記過昇温防止用温度調節計からの指令により前記赤外線加熱手段のオフを行い前記熱交換チューブの過昇温を防止することを特徴とする。
【0013】
上記長尺の熱交換チューブはフッ素樹脂によって形成されており、ポリ四フッ化エチレン(商標名:テフロン)が特に好適である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面中、図1及び図2に基づいて説明する。この発明の実施の形態は本発明を例示的に示すもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【0015】
図1は本発明の液体加熱装置を概略的に示すもので、(a)は側面的概略説明図、(b)は正面的概略説明図である。
【0016】
本発明の液体加熱装置2は、一端部を液体入口4とし、他端部を液体出口6とした長尺の熱交換チューブ8を有している。該熱交換チューブ8は、図1に示したように、コイル状に巻回され、内部に挿通空間10が形成されている。該熱交換チューブ8のコイル状の巻回の態様は、図1に示した例では、1回巻きした場合を示したが、2回巻、3回巻等の複数巻とすることもできる。
【0017】
該挿通空間10には、赤外線加熱手段、例えば赤外線ヒータ12が挿通設置されている。液体入口4から導入される液は、該熱交換チューブ8内を流動する間に該赤外線加熱手段12によって挿通空間10側、即ち内面側から加熱され、この加熱された液体は液体出口6より排出される。14は該熱交換チューブ8の挿通空間10の内面8aの適宜位置に設けられた表面温度検出センサーである。
【0018】
本発明の液体加熱装置2は、赤外線加熱手段12による赤外線の誘導加熱を利用して、装置の安全性、耐久性、信頼性を向上させかつ低コスト化を実現したものである。赤外線誘導加熱を利用するためには、赤外線加熱手段12と熱交換チューブ8の内面8aとを所定間隔を介して対向せしめる必要がある。この間隔は赤外線加熱手段12の加熱能力や熱交換チューブ8の太さ、厚さや巻回数等によって変更することはいうまでもないが、30〜80mm程度の範囲で選択すれば充分である。
【0019】
該熱交換チューブ8は、赤外線を透過する材料によって形成される必要がある。この材料としては、耐熱性、耐薬品性等の観点からフッ素樹脂が好適であり、その中でも、ポリ四フッ化エチレン(商標名:テフロン)が最も好ましい。
【0020】
本発明の液体加熱装置2においては、熱交換チューブ2の過昇温を防止しかつ内容液の液温を所定温度に制御する必要がある。この温度制御について、図2によって説明する。図2は本発明の液体加熱装置2における全体的温度制御を示すブロック図である。
【0021】
図2において、液体加熱装置2における熱交換チューブ8の液体入口4は、配管R1によって、ポンプPを介して温水槽16と連通されており、温水槽16内の液体Wが液体入口4から熱交換チューブ8内に導入され赤外線加熱手段12によって加熱されるようになっている。また、液体出口6も配管R2によって温水槽16と連通されており、加熱された液体Wが温水槽16に排出される。また、赤外線加熱手段12は配線L1,L2によって電源Eと電気的に接続されている。配線L1には、温度調節計18及び過昇温防止用温度調節計19が直列に配置されている。
【0022】
温水槽16内には温度調節用センサ17が配置されている。該温度調節用センサ17は温度調節計18に配線L3によって接続されている。温水槽16内の液温を、例えば80℃に調節するように設定する場合には、該温度調節用センサ17によって80℃から上昇したことが検知されると、温度調節計18からの指令によって赤外線加熱手段12がオフとなって熱交換チューブ8への赤外線誘導加熱が停止する。反対に、温度調節センサ17によって80℃から下降したことが検知されると、温度調節計18からの指令によって赤外線加熱手段12がオンとなって熱交換チューブ8への赤外線誘導加熱が再開される。このようにして、温水槽16内の液温は80℃に維持される。
【0023】
過昇温防止用温度調節計19は、前記した熱交換チャーブ8の内面8aに取り付けられた表面温度検出センサ14と配線L4によって電気的に接続されている。この過昇温防止用温度調節計19は、熱交換チューブ8の熱による溶解を防止するために、熱交換チューブ8の内面8aの過昇温を防ぐために設けられている。例えば、熱交換チューブ8がポリ四フッ化エチレン(商標名:テフロン、融点:300〜310℃)で製造されている場合には、300℃を超えた温度となると溶け出すので、300℃まで過昇温しないことが必要となる。
【0024】
熱交換チューブ8の内面8aが300℃に達しないように設定する場合には、表面温度検出センサ14が例えば、50℃の余裕を見て、250℃となったことを検知すると、過昇温防止用温度調節計19からの指令によって赤外線加熱手段12がオフとなって熱交換チューブ8への赤外線誘導加熱が停止する。このように、表面温度検出センサ14が250℃を検知すると赤外線誘導加熱は停止するので、熱交換チューブ8の内面8aの表面温度が300℃に達することは未然に防止され、熱交換チューブ8が熱で溶けるという事故は完全になくなる。なお、通常の場合は、熱交換チューブ8の内面8aの温度は250℃というような高温になることはないので、過昇温防止用温度調節計19からの赤外線加熱手段12に対する指令はオンとなっており、温水槽16の液温を80℃に維持するための温度調節計18からの指令によって赤外線加熱手段12のオンオフは行われることとなる。
【0025】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明の液体加熱装置によれば、▲1▼液体加熱装置(ラインヒータ)自体の小型化を可能とし、▲2▼構造がシンプルで製造容易であり、▲3▼コストダウンを図ることができ、▲4▼管理温度を200℃〜300℃という中温度に設定できるので安全であり、▲5▼接液部分の温度が直接管理可能となり安全性が向上し、▲6▼内容液の洩れの発生がなく、▲7▼加熱手段の事故による内容液の金属汚染の発生もない、という効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の液体加熱装置を概略的に示すもので、(a)は側面的概略説明図、(b)は正面的概略説明図である。
【図2】 本発明の液体加熱装置における全体的温度制御を示すブロック図である。
【図3】 従来の第1のタイプのラインヒータを示す概略説明図である。
【図4】 従来の第2のタイプのラインヒータを示す概略説明図である。
【符号の説明】
2:液体加熱装置、4,30,48:液体入口、6,32,50:液体出口、8:熱交換チューブ、8a:内面、10:挿通空間、12:赤外線ヒータ、赤外線加熱手段、14:表面温度検出、16:温水槽、17:温度調節用センサ、18:温度調節計、19:過昇温防止用温度調節計、20:ラインヒータ、22,24:マニホールド、26a,26b,26c:熱交換チューブ、28a,28b,28c:加熱体、40:ラインヒータ、42:中空部、44:熱交換円筒管、46:赤外線ヒータ、E:電源、L1,L2,L3,L4:配線、P:ポンプ、R1,R2:配管、W:液体。
Claims (2)
- 一端部を液体入口とし他端部を液体出口とした長尺の熱交換チューブの中を流動する液体を赤外線加熱手段によって加熱し、該長尺の熱交換チューブを赤外線を透過する材料であるフッ素樹脂によって形成するとともにコイル状に巻回して内部に挿通空間を形成し、該挿通空間に該赤外線加熱手段を挿通設置し、前記液体入口を配管によってポンプを介して温水槽と連通しかつ前記液体出口を配管によって温水槽と連通し、前記加熱された液体が前記温水槽に排出されるようにした液体加熱装置であって、前記赤外線加熱手段は直列に配置された温度調節計及び過昇温防止用温度調節計を介して電源に電気的に接続され、前記温度調節計に電気的に接続された温度調節用センサを前記温水槽内に配置しかつ前記過昇温防止用温度調節計に電気的に接続された表面温度検出センサを前記熱交換チューブの内面に取り付けてなり、前記温度調節用センサからの温度信号に基づく前記温度調節計からの指令により前記赤外線加熱手段のオンオフを行い前記温水槽内の液温を調節するとともに前記表面温度検出センサからの温度信号に基づく前記過昇温防止用温度調節計からの指令により前記赤外線加熱手段のオフを行い前記熱交換チューブの過昇温を防止することを特徴とする液体加熱装置。
- 前記フッ素樹脂がポリ四フッ化エチレンであることを特徴とする請求項1記載の液体加熱装置。
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