JPH04117345U - 流体加熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化及び高速加熱化に好適な、かつ、半導
体製造時の洗浄用薬液等の加熱化に好適な流体加熱器を
提供する。 【構成】 電気ヒータ２の外周に流体加熱管１を配設
し、さらに流体加熱管１の外周に内向き反射部材５を配
設し、流体加熱管１は透明部材である構成とした（請求
項１）。また電気ヒータ２の外周に流体加熱管１を配設
し、流体加熱管１は、電気ヒータ側１１が透明部材であ
り、外側が内向き反射部材１２ｂである構成とした（請
求項２）。また電気ヒータ２の外周に流体加熱管１を配
設し、流体加熱管１は、電気ヒータ側１１は透明部材で
あり、外側が輻射熱吸収部材１２ｃである構成とした
（請求項３）。また電気ヒータ２は石英ガラス管式赤外
線ヒータであり、流体加熱管１は電石英ガラス管とテフ
ロン管とシール部材６とで構成ししても（請求項４）、
テフロン管１２ｃを射出成してもよく（請求項５）、ま
た電気ヒータ２が石英ガラス管式赤外線ヒータの場合、
反射面を赤外線反射膜としてもよい（請求項６〜請求項
８）。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、流体加熱器に関わり、殊に高エネルギー密度構造、受輻射面積増加 、高エネルギー密度なる、かつ、半導体製造時の洗浄用薬液等の加熱化に好適な 流体加熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来この種の流体加熱器を図１６及びの断面図である図１７に示す。流体加熱 器は、流体加熱管１の外周に電気ヒータ２を配設し、導入管３１から導入した流 体Ｃを加熱し、導出管３２から排出する構成となっている。本例では内側から順 に、流体加熱管１、空隙７、ニクロム線やカンタル線等でなる８本の平行電気ヒ ータ２及び断熱材４で構成される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかるに上記従来の流体加熱器には次の不都合がある。流体加熱器は輻射熱を 利用して流体を加熱するが、輻射熱による被加熱物温度の上昇速度は、輻射面積 が一定であれば、被加熱物の吸収波長帯のエネルギー密度（単位面積かつ単位時 間における透過エネルギー）に比例し、またエネルギー密度が一定であれば、輻 射面積に比例する。つまり、加熱速度を早めるにはエネルギー密度を高めるか、 又は輻射面積を増加させる必要がある。

【０００４】 ところでエネルギー密度を高めるには、「エネルギー密度は輻射を発する物体 の温度の４乗に比例する（ステファン・ボルツマンの法則）」により、該電気ヒ ータ２を高温にすればする程よいが、電気ヒータ２だけを高温にしても、エネル ギーが流体加熱管１に吸収されなければ、電気ヒータ２の温度だけが上昇して溶 損してしまう。また仮に電気ヒータ２の数を増やして輻射面積を増加しても、電 気ヒータ２が短絡して溶損してしまう。

【０００５】 他方輻射面積を増加させるには、輻射面積を増加させればさせる程よいが、流 体加熱管１が大きくなり、該流体加熱器が大型化する不都合がある。

【０００６】 また特殊な例であるが、半導体製造時使用する薬液は加熱して使用するが、か かる加熱において、流体加熱器の耐腐食性や加熱薬液の低コンタミ性等について の技術が不明瞭である。

【０００７】 本考案は、上記従来の技術の問題点に着目し、高エネルギー密度構造、受輻射 面積増加、高エネルギー密度なる流体加熱器を提供することを第１目的とする。 加えて流体加熱管の耐腐食性や加熱薬液の低コンタミ性等に優れる流体加熱器を 提供することを第２目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記第１目的を達成するため、本考案に係わる流体加熱器は、図１及び図２に 示すように、電気ヒータ２の外周に流体加熱管１を配設し、さらにこの流体加熱 管１の外周に内向き反射部材５を配設し、前記流体加熱管１は透明部材である構 成とした（請求項１）。

【０００９】 さらに、図３及び図４に示すように、電気ヒータ２の外周に流体加熱管１を配 設し、前記流体加熱管１は、前記電気ヒータ側１１は透明部材であり、外側は内 向き反射部材１２ｂである構成としてもよい（請求項２）。

【００１０】 同じく図３及び図４に示すように、電気ヒータ２の外周に流体加熱管１を配設 し、前記流体加熱管１は、前記電気ヒータ側１１は透明部材であり、外側は輻射 熱吸収部材１２ｃである構成としてもよい（請求項３）。

【００１１】 また上記第２目的を達成するため、本考案に係わる流体加熱器は、図９及び図 １０に示すように、電気ヒータ２は石英ガラス管式赤外線ヒータであり、流体加 熱管１は、電気ヒータ側の透明部材１１である石英ガラス管と、外側の輻射熱吸 収部材１２ｃであるテフロン管と、シール機構６とにおいて、石英ガラス管１１ がテフロン管１２ｃの両端閉塞壁に設けらた孔にシール部材６を介して嵌装され たものである構成でもよい（請求項４）。

【００１２】 そして請求項４の流体加熱器は、テフロン管１２ｃを射出成形機で成形するの もよい（請求項５）。

【００１３】 請求項１又は請求項２記載の流体加熱器は、電気ヒータ２を石英ガラス管式赤 外線ヒータとし、反射部材１２ｂの反射面を金、アルミニウム、酸化すず、イン ジウム等の赤外線反射膜とするのがよい（請求項６）。

【００１４】 請求項３の流体加熱器は、外側の輻射熱吸収部材１２ｃの外周にさらに内向き 反射面１２ｄを備え、該反射面１２ｄを金、アルミニウム、酸化すず、インジウ ム等の赤外線反射膜とするのがよい（請求項７）。

【００１５】 請求項３、請求項４又は請求項５の流体加熱器は、図１３及び図１４に示すよ うに、該流体加熱器自体を別途容易した筐体８内に納め、該筐体は金、アルミニ ウム、酸化すず、インジウム等の赤外線反射膜が内向きに被覆された反射面を備 えるのがよい（請求項８）。

【００１６】

【作用】

上記流体加熱器によれば、電気ヒータ２からの輻射熱は基本的には総て流体加 熱管１に放射され、流体を加熱するが、流体加熱に寄与しなかった流体透過輻射 熱は、次のとおり作用する。

【００１７】 請求項１によれば、流体透過輻射熱は、一旦流体加熱管１の外側１２ａを透過 するが、さらに外環された内向き反射部材５で反射し、再度流体加熱管１の外側 １２ａを透過して流体内に放射され、流体を加熱する。

【００１８】 請求項２によれば、流体透過輻射熱は、流体加熱管１の外側１２ｂ自体が内向 き反射部材であるため、この外側１２ａを透過することなく、再度流体内に反射 し、流体を加熱する。

【００１９】 請求項３によれば、流体透過輻射熱は、流体加熱管１の外側１２ｃで吸収され 、後は伝導熱となって流体を加熱する。

【００２０】 請求項４及び請求項５は流体加熱熱管１の耐腐食性や加熱流体の低コンタミ性 等に格別の配慮を施している。

【００２１】 即ち、請求項４によれば、流体加熱管１を石英ガラス製の管１１と、テフロン 製の管１２ｃという耐腐食性材料で構成する。

【００２２】 請求項５によれば、テフロン管１２ｃを射出成形して表面を滑らかとし、コン タミの付着、自植、増加及び促進等を低減させている。尚、これら請求項４及び 請求項５は、電気ヒータ２を石英ガラス管式赤外線ヒータとしたので、高温化及 び保守性向上化が促進される。

【００２３】 請求項６〜請求項８は、電気ヒータ２を石英ガラス管式赤外線ヒータとしたこ とに由来する固有の理由で構成した。即ち、流体加熱管１の外側は、例え請求項 １や請求項２のように反射部材１２ａであっても、請求項３のように輻射熱吸収 部材１２ｃ（また請求項４や請求項５のようにテフロン製）であっても、石英ガ ラス管式赤外線ヒータ２からの赤外線域はこれらを透過してしまう透過輻射熱分 がある。そこで請求項１〜請求項５の各態様に応じ、既存の反射面（請求項１〜 請求項２）又は追設反射面（請求項３〜請求項５）を金、アルミニウム、酸化す ず、インジウム等の赤外線反射膜とすることにより、上記透過輻射熱の洩れを防 止すると共に、流体に再輻射させ、流体加熱に寄与させている。

【００２４】

【実施例】 以下実施例を図１〜図１５を参照して説明する。図１及びその断面図である図 ２は、請求項１の実施例であって、電気ヒータ２の外周に流体加熱管１を配設し 、さらにこの流体加熱管１の外周に内向き反射部材５を配設したものである。こ の流体加熱管１は透明部材で構成されている。詳しくは、流体加熱管１は、図示 左右に流体の導入管３１と導出管３２とを備え、中心が空洞の円筒材であり、電 気ヒータ２がこの空洞内に中心軸に沿って配置された構成となっている。

【００２５】 図３及びその断面図である図４は、請求項２の実施例であって、電気ヒータ２ の外周に流体加熱管１を配設した構成であり、上記実施例のように、該流体加熱 管１の外周にさらに内向き反射部材５を配設する構成とはなっていない。その代 わり、該流体加熱管１の外側１２ｂは内向き反射部材となっている。

【００２６】 尚、図３及び図４は請求項３の発明の実施例でもある。即ち、上記請求項２の 実施例において、流体加熱管１の外側が内向き反射部材１２ｂであるのを、流体 加熱管１の外側が輻射熱吸収部材１２ｃである構成とした。本例では黒色部材と してある。

【００２７】 他の実施例として、図５及びその断面図である図６のものがある。この流体加 熱管１は半球形であり、流体加熱管１の電気ヒータ側１１を透明部材とし、外側 を反射部材でコーティング１２ｂするか（請求項２の第２実施例）又は黒色１２ ｃとした（請求項３の第２実施例）ものである。電気ヒータ２は流体加熱管１の 凹部内に収められ、反射板５でカバーされている。

【００２８】 その他、電気ヒータ２を石英ガラス管式形赤外線ヒータとしたものがある。こ れは該ヒータ２の外壁が透明であることをそのまま利用するもので、該ヒータ２ の外壁をそのまま流体加熱管１の内壁１１としている。例えば図７及びその断面 図である図８は、電気ヒータ２を石英ガラス管式形赤外線ヒータとした場合の請 求項２と請求項３との各々の第３実施例である。

【００２９】 請求項４の第１実施例は、図９及びその断面図である図１０に示す。電気ヒー タ２は石英ガラス管式赤外線ヒータである。流体加熱管１は、石英ガラス管式赤 外線ヒータ２を内装している。流体加熱管１は、電気ヒータ側１１の石英ガラス 管と、外側のテフロン管と、シール部材６とを備え、石英ガラス管１１がテフロ ン管１２ｃの両端閉塞壁の孔にシール部材６を介して嵌装されたものとなって構 成される。

【００３０】 図１１及びその断面図である図１２は、第２実施例であるが、該流体加熱器自 体の設置安定性を向上させるため、流体加熱管１の外側１２を、上記第１実施例 では円筒形１２ｃとしたものを角柱１２ｄとしたものである（形状態様にはその 他無数に考えられる）。

【００３１】 上記請求項４の実施例では、テフロン管１２ｃは射出成形したものを用いた（ 請求項５の実施例）。尚、テフロンの種類によっては射出成形できないものもあ る。

【００３２】 また請求項１及び請求項２の実施例の反射部材１２ｂの反射面には金を被覆し てある（請求項６の実施例）。金の外にアルミニウム、酸化すず、インジウム、 その他の赤外線反射材料を被膜してもよい（請求項６の他の実施例）。

【００３３】 また請求項３の実施例では、外側の輻射熱吸収部材１２ｃの外周にさらに内向 き反射面１２ｄを備え、該反射面に金を被覆した（請求項７の実施例）。これも 上記同様、金以外のアルミニウム、酸化すず、インジウム、その他の赤外線反射 材料で被膜してもよい（請求項７の他の実施例）。

【００３４】 請求項８の実施例は、第１実施例である図１３及びその断面図である図１４並 びに他の実施例である図１５に示すように、請求項３、請求項４又はや請求項５ の実施例である流体加熱器自体を、金、アルミニウム、酸化すず、インジウム等 の赤外線反射材が内向きに被覆されている筐体８内に配置したものである。該筐 体８は部分筐体でもよいし（図１３及び図１４）又は完全筐体でもよい（図１５ ）。尚、内向きとは、該被膜は該筐体の外面であっても、内面であっても又は内 外面であってもよいが、その反射面側が流体加熱器を設置してある内側方向であ るという意味である。

【００３５】 次に実施例の効果を述べる。上記実施例は、電気ヒータ２の内周に流体加熱管 １を配設する従来の流体加熱器と異なり、電気ヒータ２の外周に流体加熱管１を 配設し、流体加熱管１内の流体を加熱することを基礎としている。従来の流体加 熱器は、電気ヒータ２の外周側からの輻射熱分は流体加熱管１に放射されず、断 熱材４に放射されるだけであり、この輻射熱分、流体加熱に寄与し難い。これに 対し、実施例は、基本的に総ての輻射熱を流体加熱管１に放射するので高速加熱 となる。

【００３６】 また実施例は従来の流体加熱器に不可欠の断熱材を省いているため、施例の場 積は小さくなる。別言すれば、同じ加熱量ならば、高エネルギー密度構造、受輻 射面積増加、高エネルギー密度にすることができる。

【００３７】 また流体加熱熱管１を石英ガラスやテフロンで構成するので、流体加熱管１の 耐腐食性を向上することができる。またテフロン管を射出成形品とするので、表 面を平滑に製造でき、流体の付着を防ぐことができるので加熱流体の低コンタミ 化を図ることができる。

【００３８】 また電気ヒータ２を石英ガラス管式赤外線ヒータとするので、既存の反射面や 別途追設した反射面に金、アルミニウム、酸化すず、インジウム等を被覆して赤 外線反射膜とし、輻射熱が外部へ透過するのを防止することができる。

【００３９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係わる流体加熱器によれば、電気ヒータの外周 に流体加熱管を配設し、さらにこの流体加熱管の外周に内向き反射部材を配設し 、流体加熱管は透明部材である構成とし（請求項１）、又は電気ヒータの外周に 流体加熱管を配設し、流体加熱管は、電気ヒータ側は透明部材であり、外側は内 向き反射部材である構成とし（請求項２）、又は電気ヒータの外周に流体加熱管 を配設し、流体加熱管は、電気ヒータ側は透明部材であり、外側は輻射熱吸収部 材である構成としたので（請求項３）、従来の流体加熱器と比較し、高エネルギ ー密度構造、受輻射面積増加、高エネルギー密度とすることができ、また、断熱 材がないこともあり、小型化し易くなる。

【００４０】 さらに流体加熱熱管を石英ガラスやテフロンで構成したので（請求項４）、流 体加熱熱管の耐腐食性を向上することができる。テフロン管を射出成形品とすれ ば（請求項５）、加熱流体の低コンタミ化を図ることができる。電気ヒータを石 英ガラス管式赤外線ヒータとした場合、反射面に金、アルミニウム、酸化すず、 インジウム等を被覆したので（請求項６〜請求項８）、輻射熱の外部への透過を 防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の第１実施例なる流体加熱器の斜視図
である。

【図２】図１の断面図である。

【図３】請求項２及び請求項３の第１実施例なる流体加
熱器の斜視図である。

【図４】図３の断面図である。

【図５】請求項２及び請求項３の第２実施例なる流体加
熱器の斜視図である。

【図６】図５の断面図である。

【図７】請求項２及び請求項３の第３実施例なる流体加
熱器の斜視図である。

【図８】図７の断面図である。

【図９】請求項４の第１実施例なる流体加熱器の斜視図
である。

【図１０】図９の断面図である。

【図１１】請求項４の第２実施例なる流体加熱器の斜視
図である。

【図１２】図１１の断面図である。

【図１３】請求項８の第１実施例なる流体加熱器の斜視
図である。

【図１４】図１３の断面図である。

【図１５】請求項８の第２実施例なる流体加熱器の斜視
図である。

【図１６】従来の流体加熱器例の斜視図である。

【図１７】図１６の断面図である。

【符号の説明】

１ 流体加熱管 １１ 流体加熱管の電気ヒータ側部材の透明部材 １２ａ 流体加熱管の外側の透明部材 １２ｂ 流体加熱管の外側の内向き反射部材 １２ｃ 流体加熱管の外側の輻射熱吸収部材 １２ｄ 筐体の内向き反射面 ２ 電気ヒータ ５ 内向き反射部材 ６ シール部材 ８ 筐体

Claims (8)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気ヒータ２の外周に流体加熱管１を配
   設し、さらにこの流体加熱管１の外周に内向き反射部材
   ５を配設し、前記流体加熱管１は透明部材である構成を
   特徴とする流体加熱器。
2. 【請求項２】 電気ヒータ２の外周に流体加熱管１を配
   設し、前記流体加熱管１は、電気ヒータ側は透明部材１
   １であり、外側は内向き反射部材１２ｂである構成を特
   徴とする流体加熱器。
3. 【請求項３】 電気ヒータ２の外周に流体加熱管１を配
   設し、前記流体加熱管１は、電気ヒータ側は透明部材１
   １であり、外側は輻射熱吸収部材１２ｃである構成を特
   徴とする流体加熱器。
4. 【請求項４】 電気ヒータ２は石英ガラス管式赤外線ヒ
   ータであり、流体加熱管１は、電気ヒータ側の透明部材
   １１である石英ガラス管と、外側の輻射熱吸収部材１２
   ｃであるテフロン管と、シール機構６とにおいて、石英
   ガラス管１１がテフロン管１２ｃの両端閉塞壁に設けら
   た孔にシール部材６を介して嵌装されたものである構成
   を特徴とする請求項３記載の流体加熱器。
5. 【請求項５】 テフロン管１２ｃは射出成形機で成形さ
   れてなる請求項４記載の流体加熱器。
6. 【請求項６】 電気ヒータ２は石英ガラス管式赤外線ヒ
   ータであり、反射部材１２ｂの反射面は金、アルミニウ
   ム、酸化すず、インジウム等の赤外線反射膜である請求
   項１又は請求項２記載の流体加熱器。
7. 【請求項７】 外側の輻射熱吸収部材１２ｃの外周にさ
   らに内向き反射面１２ｄを備え、該反射面１２ｄは金、
   アルミニウム、酸化すず、インジウム等の赤外線反射膜
   である請求項３の流体加熱器。
8. 【請求項８】 流体加熱器は筐体８内に配置され、該筐
   体は金、アルミニウム、酸化すず、インジウム等の赤外
   線反射膜が内向きに被覆された請求項３、請求項４又は
   請求項５記載の流体加熱器。