JPH0610746U - 流体昇温装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体昇温装置の熱効率の向上を装置の大型化
を伴うことなく実現する。 【構成】 壁にヒータを有する可とう管３を、互いに接
触させつつ縦横整列させて多重に巻くことにより環状の
束にしてなる加熱体１を備え、流体を、可とう管３の一
端から流入させて可とう管３内で昇温し可とう管３の他
端側から流出させるようにする流体昇温装置において、
前記加熱体１を構成する可とう管の流体流入側にヒータ
無しの延長部５を設け、この延長部５が前記加熱体１の
外周側を覆っていることを特徴とする流体昇温装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、純水等の流体を昇温する流体昇温装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

たとえば、半導体素子の製造において、集積回路が形成されたウエハは、温め られた純水によって洗浄される。この洗浄用の純水を温めるのに、流体昇温装置 が用いられている。この種の流体昇温装置として、出願人の提案にかかる装置が ある（特開昭６２−５０４５号公報）。

【０００３】 すなわち、前記公報に記載の流体昇温装置は、壁にヒータを有する可とう管を 、互いに接触させつつ縦横整列させて多重に巻くことにより環状の束にしてなる 加熱体を備え、流体を、可とう管の一端から流入させて可とう管内で昇温し可と う管の他端側から流出させるという構成である。この流体昇温装置は、流体を滞 留させること無く、一定温度に昇温することができるという特徴がある。

【０００４】 流体を大容量のタンク内に入れ、ヒータを流体中に沈めたり、タンク壁を加熱 したりして流体を昇温させることで純水を温めることも可能ではあるが、この場 合は、ヒータ近傍のみが高温になり一定昇温させることが難しく、また、タンク の隅で流体の滞留が起こり、純水の純度が低下する等の不都合が起こる。上記公 報記載の装置は、このような不都合を解消させられるのである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記公報記載の流体昇温装置は熱効率が十分とは言えないとい う問題がある。外部に逃げる熱が結構ある。熱が逃げないように加熱体を断熱材 で囲んではいるが、加熱体の外周側には厚い断熱材を配するわけにはいかず、十 分に熱遮断することができないからである。加熱体の外周側の断熱材を厚くすれ ば熱の逃げは抑えられるが、装置の大型化を招くという別の問題が出てくる。加 熱体は、長い可とう管が多重巻きで小さく纏められているけれども、外径は未だ 割りと大きなものであるため、その外側に厚い断熱材がくると全体の寸法が相当 に大きなものとなって利用し難くなってしまうのである。

【０００６】 この考案は、上記事情に鑑み、上記の流体昇温装置の熱効率の向上を装置の大 型化を伴うことなく実現することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するため、この考案にかかる流体昇温装置では、壁にヒータを 有する可とう管を、互いに接触させつつ縦横整列させて多重に巻くことにより環 状の束にしてなる加熱体を備え、流体を、可とう管の一端から流入させて可とう 管内で昇温し可とう管の他端側から流出させるようにする構成において、前記加 熱体を構成する可とう管の流体流側にヒータ無しの延長部を設け、この延長部で 前記加熱体の外周側を覆う形態を採るようにしている。

【０００８】 この考案の流体昇温装置における可とう管の材質には、ＰＴＦＥ（ポリテトラ フルオロエチレン），ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６などが用いられ、純水等の流 体と接する部分には、ＰＴＦＥ，ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−ペルフルオ ロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＣＴＦＥ（クロロトリフルオロエチレン ）などが用いられている。

【０００９】 可とう管の巻形態は、普通、円形であるが、必ずしも円形である必要はなく、 楕円形やその他の形であってもよい。可とう管が折れ曲がることのない範囲で、 できるだけ径が小さくなるようにするのがよい。また、可とう管は、垂直方向に 巻かれていても、水平方向に巻かれていてもどちらでもよい。可とう管は円筒等 の芯に巻きつけるが、芯はそのまま残しておいてもよいし、抜いてしまってもよ い。

【００１０】 可とう管の流体流入側に設けられるヒータ無しの延長部（無ヒータ延長部）は 加熱体の外周側を覆うため、結果的に可とう管巻回体の最外側層は少なくとも無 ヒータ延長部で形成されることになる。無ヒータ延長部が可とう管巻回体の最外 側層より先へ適当な程度（例えば、最外周層の次の層の途中ないし終端）を越え ない範囲で到達するようであってもよい。可とう管巻回体の最外側層だけが無ヒ ータ延長部で形成されている形態に限らないのである。

【００１１】

【作用】

この考案の流体昇温装置では、ヒータを有する可とう管を多重巻した加熱体に 流体を通して昇温させる構成であるため、流体を滞留させることなく一定温度に 昇温させることができる。 それに、加熱体を構成する可とう管は互いに接触させつつ縦横整列させて多重 に巻かれた非常に密な巻形態をとるものであるため加熱体における放熱面積が少 なく、熱は有効に流体に与えられる。

【００１２】 さらに、加熱体の外周側が流体流入側の無ヒータ延長部で覆われていることか ら、装置稼働中は、加熱体の外周は温められる前の流体で出来た層で覆われ、そ の内側で熱が発生する状態になる。流体（例えば、純水）は熱容量が大きく熱絶 縁性が良いため、厚い断熱材を配さずとも未加温流体層による熱遮断作用で加熱 体外周側の断熱性が非常に良好であり、内側の熱の逃げは阻止される。それに、 最外側の未加温流体層へ出てきた熱は流体とともに内部に戻され流体の昇温に寄 与することになる。その結果、熱効率は非常に良くなる。延長部を巻いた分は径 が大きくなる勘定になるが、可とう管一層分程度であるから極く僅かで全く問題 ない。その結果、熱効率の向上を装置の大型化を伴うことなく実現されることに なる。

【００１３】 なお、外周側の他、端面から逃げる熱もあるのであるが、端面には厚みの十分 な断熱材を配することが出来るので問題ない。可とう管は余り小さな径とするこ とは難しいが多重巻するために端面間距離（厚み）は小さく、両端面に厚みの十 分な断熱材を配しても全体の厚みがそれほど大きくなるわけではないからである 。

【００１４】 この考案の流体昇温装置は、純水は言うに及ばず、例えば、強酸、強アルカリ 、洗浄液などの化学薬品、点滴等に使われる医薬品、輸血用血液など種々の流体 の昇温に使える。その他、バイオテクノロジー分野における微生物の培養液の昇 温等にも使うことができる。

【００１５】

【実施例】

以下、この考案の実施例を、図面を参照しながら詳しく説明する。 実施例にかかる流体昇温装置は、ヒータ有りの可とう管３を円筒４を芯として 多重に巻いた環状の加熱体１と、この加熱体１を収納するケース２とを備えてい る。ヒータ有りの可とう管３は、図２にみるように、互いに接触させつつ縦横整 列させて密に巻かれている。そのため、可とう管３の露出部分が減り放熱面積が 少なくて熱が有効に流体に与えられる。一方、昇温させる流体は、流入口６から 入り、外側から順に内側に進み、その間に昇温し、流出口７から出てゆく。流入 側が外側に流出側が内側にある場合、やはり、熱は有効に流体に与えられる。

【００１６】 そして、この流体昇温装置の場合、加熱体１を構成する可とう管３の流入側に 設けられた無ヒータ延長部５が、加熱体１の外周側を覆うように巻設されている 。昇温させる流体は先ず延長部５を通り、発熱域である可とう管３に至って昇温 する。このように、昇温させる流体が先ず延長部５を通るため、加熱体１の外周 側は非常に断熱性が良くて、従来、加熱体の外周側に配していた断熱材を省ける ことは前述の通りである。

【００１７】 つまり、この実施例の装置では、図２において、内周側４層がヒータ有りの可 とう管３で形成され、最外周の１層が無ヒータ延長部５で形成されているのであ る。 可とう管３は、図３および図４にみるように、管壁８にヒータ９を有する 。図３は可とう管３の流体流入側を、図４は可とう管３の流体流出側をそれぞれ 示している。ヒータ９は抵抗線がコイルばね状（あるいは網状）に巻かれたもの であって、管壁材によって被覆され一体成形されている。

【００１８】 ヒータ９はリード線１０と接続されている。リード線１０は接続ケーブル外套 １１内を通され、ケース２内に設けられた温度制御部（図示省略）を介して電源 につながれるようになっている。ヒータ９に電流を通じると、ヒータ９が発熱し 、この熱によって管壁８が温められ、管内に通される流体が加熱されるようにな っている。流入口６近傍において、ヒータ９の内側にヒータ用温度センサ１２が 装着されている。このヒータ用温度センサ１２は、接続ケーブル外套１１内に通 されたリード線１３によって温度制御部に電気的につながれている。ヒータ用温 度センサ１２でヒータ９の温度を測定し、ヒータ９が設定温度に保たれるように 温度制御部でヒータ９に通す電流の断続を行うようになっている。設定温度の調 節は、ケース２に設けた温度調節器（図示省略）で行う。

【００１９】 流出口７近傍の可とう管３の管壁８外周には溝１６が形成され、この溝１６に 水温測定用温度センサ１７が巻かれている。流体の温度は、水温測定用温度セン サ１７で管壁８を介して測定するようになっている。温度センサ１７は、樹脂１ ８で封止されているとともに、ヒータ９から一定距離離れた位置に設けられてい て、管内の流体による熱以外の外部の熱やヒータ９の熱の影響を受けないように なっている。勿論、これに限らず、センサ１７を直接、管内部に挿入する場合も ある。

【００２０】 水温測定用温度センサ１７は、接続ケーブル外套９に通されたリード線２０に よってケース２内の信号処理部（図示省略）に電気的につながれている。温度セ ンサ１７からの信号が信号処理部で処理されケース２に設けられた温度表示器（ 図示省略）で表示されるようになっている。 一方、加熱体１の端面１ａ側には断熱材２０，２１を配してある。加熱体１の 厚みＬａは直径Ｌｂに比し小さいため、装置全体が大きくなり過ぎて困る事態に はならないからである。

【００２１】 この考案の流体昇温装置は、上記実施例に限らない。例えば、ヒータ有りの可 とう管が、管の外周に多条ネジのように抵抗線を巻きつけたもの、管を抵抗線で ブレード状に覆ったもの、管を管抵抗線でブレード状に覆った上に絶縁物で被覆 して一体化したもの、さらに、管素材にカーボンまたは金属粉を混入させ管壁そ のものがヒータとなっているものが他の実施例として挙げられる。

【００２２】

【考案の効果】

以上に述べたように、この考案の流体昇温装置では、ヒータを有する可とう管 を多重巻した加熱体で流体を加熱するため、流体の滞留を起こさずに一定温度に 昇温させることができるとともに、加熱体を構成する可とう管が密に巻かれてい るため、熱が有効に流体に与えられるという利点に加えて、加熱体自体の外周側 の断熱性が非常に良いため、断熱材を配さずとも熱の逃げ防止が図れるため、装 置大型化を伴わずに熱効率の向上が達成されるという顕著な利点を有するように なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例にかかる流体昇温装置の構成を加熱体を
中心にあらわす説明図である。

【図２】実施例の流体昇温装置の加熱体を構成する可と
う管の巻回状態をあらわす部分断面図である。

【図３】実施例にかかる流体昇温装置の加熱体を構成す
る可とう管の流体流入側部分および無ヒータ延長部をあ
らわす一部断面図である。

【図４】実施例にかかる流体昇温装置の加熱体を構成す
る可とう管の流体流出側部分をあらわす一部断面図であ
る。

【符合の説明】

１ 加熱体 ２ ケース ３ 可とう管 ５ 無ヒータ延長部 ８ 管壁 ９ ヒータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 壁にヒータを有する可とう管を、互いに
   接触させつつ縦横整列させて多重に巻くことにより環状
   の束にしてなる加熱体を備え、流体を、可とう管の一端
   から流入させて可とう管内で昇温し可とう管の他端側か
   ら流出させるようにする流体昇温装置において、前記加
   熱体を構成する可とう管の流体流入側にヒータ無しの延
   長部を設け、この延長部が前記加熱体の外周側を覆って
   いることを特徴とする流体昇温装置。