JPH086191Y2 - 流体昇温装置 - Google Patents

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６２−５
０４５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１８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。