JP5299825B2 - フランジ型ヒータ - Google Patents

Description

この発明は、水などの液体を加熱するフランジ型ヒータに係るものである。

従来は、水などの液体、例えば半導体シリコンウエハーに使用するスラリー液はプラグ型ヒータで加熱されている。

従来のプラグ型ヒータは、図８から図１１に図示のように、合成樹脂プラグ３２は金属パイプ３１の１方の端部（図面上の右端部）から挿入し、このプラグにＯリング３６が設けてあるとともにプラグの端部は先細形状３２´にして雄ネジを有する。
このプラグに他方の端部（図面上の左端部）に金属固定リング３８を設けて、固定リング他方の端部に合成樹脂キャップ３９を設けるとともにプラグの端部は先細形状部３２´を、金属の熱交換器本体４１に雌ネジを有する先細形状溝４１´に、ネジ止めしたヒータ４０である。
この従来のヒータではスラリー液などの液体を加熱するために円筒状の熱交換器本体の中にヒータを入れて固定し、液体はヒータの加熱表面に接触することにより加熱される。
このスラリー液は次の工程の研磨装置に送る際に圧力を加えた状態で流入口４２から送られているので、スラリー液は熱交換器本体の中に圧送ポンプで圧力を加えた状態で流入され、加熱したスラリー液は熱交換器本体の流出口４３から連続的に流出される。

この従来の合成樹脂プラグ３２は、金属製熱交換器本体４１の先細形状溝に、ネジ止めされているので、プラグとパイプとは異種の部材であるために保守・点検で取外しと取付けを長期間行っていると、部材の弱い方の合成樹脂のプラグは次第に摩耗・変形してプラグとパイプとの間に僅かな隙間が生じてこの隙間からスラリー液が漏れ出すことがあるという問題点があったし、この隙間が更に大きくなると、ヒータが熱交換器の中で加圧されているスラリー液の圧力により熱交換器の中から抜け出ることがあるという問題点があった。更に金属パイプ３１の中に高温の発熱体があるために金属パイプが熱膨張して金属パイプの外径が僅かに大きくなるのにともなって金属パイプを被覆しているフッ素樹脂などの合成樹脂製プラグも内径とＯリングが僅かに大きくなり発熱体の不使用時になると金属パイプは熱膨張から反対に収縮して外径がほぼ元どおりの僅かに小さくなるが、固定している合成樹脂プラグとＯリングは殆ど収縮せず内径が僅かに大きいままになる。この径の大小を長期間繰り返し実施さているとこの隙間が次第に大きくなるのでプラグに設けたＯリグ３６によるスラリー液の流出防止が不良になって液が漏れるなどの問題点があった。

この発明は、従来のプラグ型ヒータが有するこれらの問題点を解消することであり、スラリー液などの液体がヒータの内部や外部に漏れ出すことを解消し、ヒータが熱交換器の中から抜け出ることなどを解消することである。

パイプの１方の端部に閉鎖板を設けたヒータ本体の金属パイプの１方の端部から金属フ ランジの他方の端部近くまでの金属パイプの外側と金属閉鎖板の外側に合成樹脂被覆層を設け、この金属パイプの他方の端部に、内側にはＯリングを有するとともに突出部にヒータ固定穴を複数個有するフランジを、設けて、この金属フランジの他方の端部に金属固定リングを、金属パイプの他方の端と金属固定リングの他方の端とを一致させて設け、この金属固定リングに中空のヒータキャップを被せたものである。

この発明のフランジ付きヒータは、ヒータ本体の金属パイプの１方の端部から金属フランジの他方の端部近くまでの金属パイプの外側と金属閉鎖板の外側に合成樹脂被覆層を設け、この金属パイプの他方の端部に、内側にはＯリングを有するとともに突出部にヒータ固定穴を複数個有するフランジを、設けて、この金属フランジの他方の端部に金属固定リングを、金属パイプの他方の端と金属固定リングの他方の端とを一致させて設け、この金属固定リングに中空のヒータキャップを被せたから、合成樹脂被覆層が金属パイプから発生する金属イオンの流失を防止することができるし、金属フランジの内側に有するＯリングは堅い金属パイプと堅い金属フランジとの間に合成樹脂被覆層が存在するためにＯリングは良く保護されながらスラリー液などの液体がヒータなどに漏れるのを長期間にわたって良く防止して液漏れしなという効果がある。
そして、金属パイプの他方の端と金属固定リングの他方の端とを、溶接する際に、両者の間に合成樹脂被覆層がないためと金属パイプの他方の端と金属固定リングの他方の端との両者の端が同じであるためとにより金属パイプと金属固定リングを簡単に強く溶接することができる。
このフランジ付きヒータを熱交換器本体に取付ける時は、金属フランジに複数個有するヒータ固定穴にネジ付固定具を挿入して熱交換器本体の閉鎖板にネジ付固定具の先端部をネジで着脱自在に固定することによりヒータが熱交換器の中から抜け出ないという効果がある。

請求項２のフランジ付きヒータは、ヒータ本体の金属パイプの１方の端部から金属フランジの他方の端部近くまでの金属パイプの外側と金属閉鎖板の外側に合成樹脂被覆層を設け、この金属パイプの他方の端部に、内側にはＯリングを有するとともに突出部にヒータ固定穴を複数個有する金属フランジを、設けて、この金属フランジの他方の端部に、金属固定リングを、金属固定リングの他方の端より金属パイプの他方の端が外側に突出して設け、この金属固定リングに中空のヒータキャップを被せたから、合成樹脂被覆層が金属パイプから発生する金属イオンの流失を防止することができるし、金属フランジの内側に有するＯリングは堅い金属パイプと堅い金属フランジとの間に合成樹脂被覆層が存在するためにＯリングは良く保護されながらスラリー液などの液体がヒータなどに漏れるのを長期間にわたって良く防止して液漏れしなという効果がある。
そして、金属パイプの他方の端と金属固定リングの他方の端とを溶接して一体にする際に、両者の間に合成樹脂被覆層がないためと金属パイプの他方の端とが金属固定リングの他方の端より突出したためとによりこの突出した部分で両部材を溶接し易く簡単に溶接することができるとともに強固に溶接することができる。
このフランジ付きヒータを熱交換器本体に取付ける時は、金属フランジに複数個有するヒータ固定穴にネジ付固定具を挿入して熱交換器本体の閉鎖板にネジ付固定具の先端部をネジで着脱自在に固定することによりヒータが熱交換器の中から抜け出ないという効果がある。

請求項３のフランジ付きヒータは、金属パイプがステンレスパイプであるから、ステンレスパイプは錆びることなく、長期間良好な状態で使用することができる。

請求項４のフランジ付きヒータは、金属パイプがアルミニウム合金パイプであるから、アルミニウム合金パイプは熱伝導性が良いために加熱時に液体を良く加熱時することがことができるとともにアルミニウム合金パイプは重量が比較的軽いためにヒータを軽くすることができる。

請求項５のフランジ付きヒータは、金属パイプが銅パイプであるから、銅パイプは熱伝導性が良いために加熱時に液体を良く加熱時することがことができる。

請求項６のフランジ付きヒータは、合成樹脂被覆層がフッ素樹脂であるから、合成樹脂のフッ素樹脂が金属パイプから発生する金属イオンの流失を防止することができるとともにこのフッ素樹脂と液漏れ防止用Ｏリングとにより液漏れしなという効果がある。

請求項７のフランジ付きヒータは、合成樹脂被覆層がポリエチレン樹脂であるから、合成樹脂のポリエチレン樹脂が金属パイプから発生する金属イオンの流失を防止することができるとともにこのポリエチレン樹脂と液漏れ防止用Ｏリングとにより液漏れしなという効果がある。

請求項８のフランジ付きヒータは、合成樹脂被覆層がポリプロピレン樹脂であるから、合成樹脂のポリプロピレン樹脂が金属パイプから発生する金属イオンの流失を防止することができるとともにこのポリプロピレン樹脂と液漏れ防止用Ｏリングとにより液漏れしなという効果がある。

請求項９のフランジ付きヒータは、金属フランジと金属固定リングとが別体で溶接により一体に成形してあるから、それぞれ外径や形状などが異なる金属フランジと金属固定リングとを別々に切削形成する時に切削形成が簡単で短時間で切削することができる。

請求項１０のフランジ付きヒータは、金属フランジと金属固定リングとが一体に成形してあるから、金属フランジと金属固定リングとを溶接などにより一体にする必要がなためにヒータを簡単に組付けすることができる。

本発明品の平面図である。 同じく断面図である。 同じく組付け前の断面図である。 同じく側面図である。 同じく熱交換器に組付けた平面図である。 別の本発明の主要部材の断面図である。 更に別の本発明の主要部材の断面図である。 従来品の断面図である。 同じく組付け前の断面図である。 同じく熱交換器の断面図である。 同じく熱交換器に組付けた平面図である。

フランジ付きヒータは、パイプの１方の端部に閉鎖板を設けた金属パイプと閉鎖板との外側に合成樹脂被覆層を設け、金属パイプの他方の端部に、内側にはＯリングを有するとともに突出部にヒータ固定穴を複数個有するフランジを、設けるとともにこの金属フランジの他方の端部に金属固定リングを、金属パイプの他方の端と金属固定リングの他方の端とを一致させて設けて、この金属固定リングに中空のヒータキャップを被せたものである。

フランジ付きヒータ１０は、図１から図４に図示のように、金属パイプ１の１方の端部（図面上の右端部）に金属閉鎖板２を設け、この金属パイプの（図面上の）左端部を除いて、金属パイプ１と金属閉鎖板２の外側に合成樹脂被覆層としてフッ素樹脂層３を設けてヒータ本体４を形成する。
このフッ素樹脂層３を有する金属パイプ１の外側に、Ｏリング６を内側に有する金属フランジ５を設け、このヒータ本体の金属パイプの他方の端部（図面上の左端部）で、フッ素樹脂層が存在しない部分と、内側にはＯリング６を有するとともに金属パイプより上下方向の外側に突出した部分にヒータ固定穴７を等間隔に４個有する金属フランジ５とを、金属同志部分で直接強固に溶接して一体に設ける。
この金属フランジの左端部に有する窪み５´に金属固定リング８の右端部を挿入して金属フランジの左端部と金属固定リング８の右端部とを強固に溶接して一体に設ける。
この金属固定リングの左端部に中空のヒータキャップ９をネジ止めして被せたフランジ付きヒータである。
なお、この実施例のフランジ付きヒータを造る時は、金属フランジと金属固定リングとを予め溶接しておくと２個の部品同志を溶接し易く、強固に溶接できるので良い。
合成樹脂被覆層はフッ素樹脂の他にポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが良いし、フッ素樹脂は金属パイプの外側に全面に合成樹脂被覆層を設けても良い。

この実施例１のフランジ付きヒータを熱交換器本体に取付ける時は、金属パイプ１の中に所定本数の発熱体を挿入固定した後に、図５に図示のように、金属フランジ５に有する４個のヒータ固定穴７に先端部に雄ネジ１１´を有するネジ付固定具１１を挿入して熱交換器本体１２の金属閉鎖板１２´の雌ネジ１２″にネジ付固定具の雄ネジ１１´をネジ止めして金属フランジと熱交換器本体とを着脱自在に固定する。この金属フランジ５と金属閉鎖板１２´との間の液漏れが防止用のＯリング１３（点線で図示）を設ける。
なお、符号１４は熱交換器本体の液体流入口であり、符号１４´は熱交換器本体の液体流出口である。

フランジ付きヒータ３０は、図７に図示のように、金属パイプ２１の１方の端部（図面上の右端部）に金属閉鎖板２２を設け、この金属パイプの（図面上の）左端部を除いて、金属パイプ２１と金属閉鎖板２２の外側に合成樹脂被覆層としてポリエチレン樹脂層２３を設けてヒータ本体２４を形成する。
このポリエチレン樹脂層を有する金属パイプの外側に、Ｏリング２６を内側に有する金属フランジ２５を設け、このヒータ本体の金属パイプの他方の端部（図面上の左端部）で、ポリエチレン樹脂層が存在しない部分と、内側にはＯリングを有するとともに金属パイプより上下方向の外側に突出した部分にヒータ固定穴２７を等間隔に４個有する金属フランジ２５とを、金属同志部分で直接強固に溶接して一体に設ける。
この金属フランジの左端部に有する窪みに金属固定リング２８の右端部を挿入して金属フランジの左端部と金属固定リングの右端部とを溶接して一体に設け、金属パイプの外側に突出した突出部と金属固定リング２８の左端端とを溶接して一体に設ける。
この金属固定リングの左端部に中空のヒータキャップ（図示せず）をネジ止めして被せたフランジ付きヒータである。
なお、この実施例３のフランジ付きヒータを造る時は、金属フランジと金属固定リングとを予め溶接しておくと２個の部品同志を溶接し易く、強固に溶接できるので良い。
合成樹脂被覆層はポリエチレン樹脂層の他にポリプロピレン樹脂層などが良い。

実施例３のフランジ付きヒータは、実施例１などのフランジ付きヒータと異なる構成は、実施例１では金属フランジと金属固定リングとを別々に形成し、金属フランジと金属固定リングとを溶接して一体に設けたが、図６に図示のように、１つの金属を切削して金属フランジ１５と金属固定リング１８とを一体に形成し、この金属フランジ１５の凹みに液漏れ防止用のＯリング１６を設ける。
この実施例３のフランジ付きヒータは、ヒータの金属固定リング１８の他方の端と（図示してない）金属パイプの他方の端とを、実施例１の記載と同様にしてフッ素樹脂層などの合成樹脂層がない金属同志部分で強固に溶接したものである。
この実施例３のヒータの金属フランジと熱交換器本体とは実施例１のものと同様に、ネジ止めなどして着脱自在に固定して使用する。
この実施例３のヒータではＯリングにより液漏れが防止されるし、熱交換器本体にネジ止めなどすることによりヒータが熱交換器本体から抜け出ることがない。

１ 金属パイプ
２ 金属閉鎖板
３ フッ素樹脂層
４ ヒータ本体
５ 金属フランジ
５´ 窪み
６ Ｏリング
７ ヒータ固定穴
８ 金属固定リング
９ ヒータキャップ
１０ フランジ付きヒータ
１０´ ヒータ電極

Claims (10)

1. 金属パイプの１方の端部に金属閉鎖板を設けたヒータ本体において、
   該金属パイプの１方の端部から金属フランジの他方の端部近くまでの金属パイプの外側と金属閉鎖板の外側に合成樹脂被覆層を設け、該金属パイプの他方の端部に、内側にはＯリングを有するとともに突出部にヒータ固定穴を複数個有する金属フランジを、設けて、該金属フランジの他方の端部に金属固定リングを、金属パイプの他方の端と金属固定リングの他方の端とを一致させて設け、該金属固定リングに中空のヒータキャップを被せてなるフランジ付きヒータ。
2. 金属パイプの１方の端部に金属閉鎖板を設けたヒータ本体において、該金属パイプの１方の端部から金属フランジの他方の端部近くまでの金属パイプの外側と金属閉鎖板の外側に合成樹脂被覆層を設け、該金属パイプの他方の端部に、内側にはＯリングを有するとともに突出部にヒータ固定穴を複数個有する金属フランジを、設けて、該金属フランジの他方の端部に、金属固定リングを、金属固定リングの他方の端より金属パイプの他方の端が外側に突出して設け、該金属固定リングに中空のヒータキャップを被せてなるフランジ付きヒータ。
3. 金属パイプが、ステンレスパイプである請求項１又は２記載のフランジ付きヒータ。
4. 金属パイプが、アルミニウム合金パイプである請求項１又は２記載のフランジ付きヒータ。
5. 金属パイプが、銅パイプである請求項１又は２記載のフランジ付きヒー
   タ。
6. 合成樹脂被覆層が、フッ素樹脂である請求項１又は２記載のフランジ付きヒータ。
7. 合成樹脂被覆層が、ポリエチレン樹脂である請求項１又は２記載のフランジ付きヒータ。
8. 合成樹脂被覆層が、ポリプロピレン樹脂である請求項１又は２記載のフランジ付きヒータ。
9. 金属フランジと金属固定リングとが、別体で溶接により一体に成形してある請求項１又は２記載のフランジ付きヒータ。
10. 金属フランジと金属固定リングとが、一体に成形してある請求項１又は２記載のフランジ付きヒータ。

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