JPH10325601A

JPH10325601A - 流体加熱装置

Info

Publication number: JPH10325601A
Application number: JP13511797A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Miyazaki; 弘明宮崎
Original assignee: Sumco Techxiv Corp; Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱源であるランプヒータの端部を冷却し
て、該ランプヒータの寿命を延ばす。【解決手段】両端が開口したヒータ挿入管（５）と、
ヒータ挿入管（５）が内部を貫通し、このヒータ挿入管
（５）の外周面との間に被加熱流体の流通空間（７）を
画成する外管（６）と、加熱源としてヒータ挿入管
（５）に挿入される管状のランプヒータ（１２）と、ヒ
ータ挿入管（５）の一端および他端の開口に向けて冷却
用ガスを放出するガス放出手段（３，４，２３，２２，
２４）とを備えてなり、冷却用ガスによってランプヒー
タ（１２）の端部を冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ランプヒータを加
熱源とする流体加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハを洗浄するいわゆるＲＣＡ
洗浄工程においては、アンモニア過水による洗浄によっ
て有機物およびパーティクルが除去され、また、塩酸過
水による洗浄によって金属イオンが除去される。

【０００３】上記洗浄処理においては、洗浄用薬液であ
る上記アンモニア過水および塩酸過水を例えば８０℃前
後程度まで加熱する必要がある。そこで、加熱源である
管状のランプヒータの周囲で上記洗浄薬液を流通させる
ようにした流体加熱装置が実用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記ランプヒータは、
両端部をシールした管状の耐熱ガラス管内にフィラメン
トを配設した構造を有する。

【０００５】このランプヒータのシール部には、一定以
上の高温下で変質する金属製部材が封入されているの
で、該ヒータの寿命を延ばすには、上記シール部を冷却
することが望ましい。

【０００６】本発明の目的は、かかる状況に鑑み、加熱
源であるランプヒータの両端部を冷却して、該ヒータの
寿命を延ばすことができる流体加熱冷却装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、両端が開口し
たヒータ挿入管と、該ヒータ挿入管が内部を貫通し、該
ヒータ挿入管の外周面との間に被加熱流体の流通空間を
画成する外管と、加熱源として前記ヒータ挿入管に挿入
される管状のランプヒータと、前記ヒータ挿入管の一端
および他端の開口に向けて冷却用ガスを放出するガス放
出手段とを備えている。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る流体加熱冷
却装置の一実施形態を示した縦断面図、第２図は、同装
置の外観図である。

【０００９】図１に示すように、この流体加熱冷却装置
は、ＦＲＰＰ（ファイヤ・レジスタンス・ポリプロピレ
ン）等の耐腐食樹脂からなる密閉構造のケーシング１内
に、加熱ユニット２と、一対の冷却ガス放出ブロック
３，４とを配設してある。

【００１０】加熱ユニット２は、透明石英ガラス製のヒ
ータ挿入管５と、このヒータ挿入管５の外周側に設けた
透明石英ガラス製の外管６とを備えている。

【００１１】ヒータ挿入管５は、外管６の内部を貫通
し、かつ、その両端が開口している。また、外管６は、
ヒータ挿入管５の外周面との間に被加熱流体の流通空間
７を画成しており、その一端部下方および他端部上方に
被加熱流体の流入口８および流出口９をそれぞれ設けて
ある。

【００１２】上記加熱ユニット２の平面図である図３
と、この図３のＡ矢視図である図４において、符号１０
および１１は、それぞれ図１に示した流入口８および流
出口９に連結したパイプであり、これらのパイプ１０，
１１は、図２に示したように、ケーシング１の側壁から
外部に突出している。

【００１３】図１および同図のＢ−Ｂ線による拡大断面
図である図５に示すように、上記ヒータ挿入管５内には
ランプヒータの１つである管状のハロゲンランプ１２が
加熱源として挿入されている。

【００１４】上記ハロゲンランプ１２は、平行隣接させ
た一対の透明石英ガラス管１３と、これらのガラス管１
３内にそれぞれ配したフィラメント１４と、各ガラス管
１３の一端部相互を連結するセラミックべース１５と、
各ガラス管１３の他端部相互を連結するセラミックべー
ス１６とを備えている。

【００１５】セラミックべース１６においては、上記各
フィラメント１４の右端相互が接続され、また、セラミ
ックべース１５からは、上記各フィラメント左端にそれ
ぞれ接続されたリード線１７が導出されている。このよ
うに、このハロゲンランプ１２は、一端側にリード線１
７を設けたシングルエンド構造を有する。

【００１６】上記ガラス管１３内には、窒素、アルゴ
ン、クリプトン等の不活性ガスと共に微量のハロゲンガ
スが封入されている。したがって、上記各リード線１７
間に所定の電圧を印加すれば、いわゆるハロゲンサイク
ル作用によって長期間、安定にフィラメント１４が発光
および発熱する。なお、このハロゲンランプ１２の消費
電力は、例えば３ＫＷに設定される。

【００１７】上記冷却ガス放出ブロック３および４は、
ＰＴＦＥ（ポリ・テトラ・フルオロエチレン）等の耐熱
性樹脂からなる四角状平板を加工したものであり、それ
ぞれヒータ挿入管５の一端部開口および他端部開口に対
向かつ近接する態様で立設してある。

【００１８】図６に示すように、ガス放出ブロック３
は、その下端部に嵌合させた支持ピン１８を介してケー
シング１の底板１ａに回動可能に支持してあり、同図に
おける一点鎖線は、このガス放出ブロック３を時計回り
方向に９０度回動させて、ヒータ挿入管５の開口前方か
ら退避させた状態を示している。

【００１９】ケーシング１の底板１ａには、凸部１９が
形成されており、図６のＣ−Ｃ線断面図である図７に示
すように、この凸部１９は、ボール２０と該ボール２０
を上方に付勢するスプリング２１とからなるディテント
機構を内蔵している。

【００２０】ガス放出ブロック３が実線に示す定常位置
にあるとき、上記凸部１９の上面で該ブロック３の底面
端部が支持されるとともに、該凸部１９に設けた停止片
１９ａによって該放出ブロック３の過回動が抑制され
る。また、上記ディテント機構のボール２０がブロック
３の底面に設けた凹部３ａに嵌入して、該ブロック３が
ロックされる。

【００２１】上記ガス放出ブロック３は、上面にコネク
タ２１を取付けるとともに、内部にガス通路２２を形成
してある。コネクタ２１は、上記ピン１８の軸線上に位
置されており、またガス通路２２は、一端がコネクタ２
１に連結されるとともに、他端がヒータ挿入管５の開口
に対向した部位において開口している。

【００２２】上記コネクタ２１は、その上下部が相対回
動可能であり、したがって、放出ブロック３を回動させ
てもエルボ形の上部２１ａを静止した状態におくことが
できる。

【００２３】なお、他方のガス放出ブロック４の構成お
よび支持態様は、上記ガス放出ブロック３のそれと同様
であるから、その説明を省略する。

【００２４】図２に示すように、各ガス放出ブロック
３，４に付設したコネクタ２１は、それぞれ管２４を介
してＴ形コネクタ２５の各分岐端に連結され、また、こ
のＴ形コネクタ２５のガス供給端は、ケーシング１の外
方に突出するガス供給用コネクタ２６に連結されてい
る。そして、ケーシング１は、上記ガス供給用コネクタ
２６に隣接して設けたガス排出用コネクタ２７を介して
その内部と外部が連通されている。

【００２５】図１に示したように、外管６の流入口８と
流出口９間には、ポンプ３０、薬液の貯槽３１およびフ
ィルタ３２が介在されている。したがって、貯槽３１内
の薬液は、ポンプ３０の運転に伴って、上記流入口８お
よび前記被加熱流体の流通空間７を通って上記流出口９
から流出し、その後、フィルタ３２を通過して貯槽３１
に戻されることになる。そして、上記薬液は、上記流通
空間７を通過している間にハロゲンランプ１２の発熱に
よって加熱される。

【００２６】なお、被加熱流体である上記薬液として
は、半導体製造プロセスのＲＣＡ洗浄工程で用いられる
洗浄処理液（アンモニア過水、塩酸過水、窒化膜除去液
であるリン酸、レジスト剥離液等である硫酸過水等）
や、メッキ工程で用いられるメッキ処理液等がある。

【００２７】貯槽３１には、温度センサ３４が設けられ
ているが、この温度センサ３４は、該貯槽３１内の薬液
の実際の温度を検出して、その検出信号をコントローラ
３５に加える。

【００２８】そこで、コントローラ３５は、予設定され
た目標温度と上記薬液の実際の温度との偏差に基づき、
この偏差がなくなるように、つまり、貯槽３１内の薬液
の温度が上記目標温度に維持されるように、ハロゲンラ
ンプ１２への供給電力を制御する。

【００２９】一方、図２に示したコネクタ２６には、図
示していない冷却ガス（例えば、クリーンエア）の供給
源から加圧冷却ガスが供給され、その結果、コネクタ２
５および管２４を介して各ガス放出ブロック３，４内の
通路２２に冷却ガスが流入する。そして、通路２２に流
入したガスは、該通路２２の開口２３からヒータ挿入管
５の開口に向けて放出される。

【００３０】周知のように、ハロゲンランプ１２の寿命
を決定する要因には、フィラメントの溶断の他に、シー
ル部の故障がある。シール部には、モリブデン箔１２ａ
が封入されているが、このモリブデン箔１２ａは高温下
で酸化し易いという性質を持つので、その温度を３５０
℃以下にすることが望ましい。

【００３１】上記実施形態の加熱装置によれば、上記の
ようにヒータ挿入管５の一端部開口および端部開口に向
けて冷却ガスが放出されるので、この冷却ガスによって
上記シール部１２ａが冷却され、その結果、上記モリブ
デン箔の酸化が可及的に抑制されて、ハロゲンランプ１
２の寿命が延びる。

【００３２】上記実施形態において用いたハロゲンラン
プ１２は、シングルエンド構造を有するが、リード線が
両端部から導出されたダブルエンド構造のハロゲンラン
プを用いた場合でも、上記と同様の寿命延長効果が得ら
れる。

【００３３】また、ハロゲンランプ１２ではない他の管
状ランプヒータを用いた場合においても、その端部シー
ル部が熱的に弱いことから、やはり、上記と同様の寿命
延長効果を得ることができる。

【００３４】なお、上記ガス放出ブロック３，４は、ヒ
ータ挿入管５の端部開口から放出されるハロゲンランプ
１２からの熱線を遮断して、この熱線によるケーシング
１の過熱を防止するという作用もなす。

【００３５】上記実施形態においては、冷却ガスとして
クリーンエアを採用していることから、ケーシング１内
に放出された冷却ガスを図２に示したコネクタ２７を介
して大気中に直接排出しても良い。しかし、冷却ガスと
して窒素等の不活性ガスを使用する場合には、上記コネ
クタ２７を介してその冷却ガスを回収することが望まし
い。

【００３６】上記ハロゲンランプ１２を交換する際に
は、ネジ３６を緩めてケーシング１の側板１ａを予め取
り外し、ついで、ガス放出ブロック３を図６に鎖線で示
した位置まで回動して、ヒータ挿入管５の開口の前方か
ら該放出ブロック３を退避させる。ただし、上記実施形
態では、ガス放出ブロック４も回動可能に支持してある
ので、ランプ１２の交換に際して該放出ブロック４を回
動させても良い。

【００３７】なお、ランプ１２の交換のためには、放出
ブロック３，４のいずれか一方を回動可能に支持してお
けば良いが、実施形態のようにガス放出ブロック３，４
の双方を回動可能に支持しておけば、ヒータ挿入管５内
の清掃や、放出ブロック３，４のガス放出孔２２の点検
等を行う上で有利である。

【００３８】加熱ユニット２の加熱力をアップするた
め、該ユニット２に複数本のハロゲンランプ１２を設け
ることがあり、その場合、該ランプ１２の数に対応した
本数のヒータ挿入管５を互いに平行に外管６に貫通配設
することになる。

【００３９】図８、図９および図１０は、それぞれヒー
タ挿入管５を２本、３本および４本配設した場合を示し
ており、この場合、前記ガス放出ブロック４にそれぞれ
図示するような通路２２ａ、２２ｂおよび２２ｃを形成
する。

【００４０】通路２２ａ、２２ｂおよび２２ｃは、途中
で分岐した構造を有しており、それらの通路における各
分岐端の開口２３の位置は、各ヒータ挿入管５の開口の
位置に対応させてある。

【００４１】したがって、コネクタ２１を介して通路２
２ａ、２２ｂおよび２２ｃに冷却用ガスを供給すれば、
各ヒータ挿入管５の開口に同時に冷却用ガスが放出され
ることになる。

【００４２】なお、上記のように複数本のヒータ挿入管
５を設ける場合、当然、他方のガス放出ブロック３にも
上記に準じた構成を持たせる。

【００４３】ところで、上記ガス放出ブロック３，４は
平板で構成されているが、これらに代えて、図１１に示
すようなガス放出箱３′，４′を用いることも可能であ
る。このガス放出箱３′，４′においては、ガス放出側
の側壁にガス放出穴２８が形成され、かつ、上記コネク
タ２１を介してその内部空間に冷却用ガスが供給され
る。

【００４４】もちろん、上記ガス放出穴２８は、前記ヒ
ータ挿入管５の開口に対向する態様で設けられ、また、
該ヒータ挿入管５の配置本数に対応した数だけ設けられ
る。したがって、このガス放出箱３′，４′も、上記ガ
ス放出ブロック３，４と同様にヒータ挿入管５の開口に
向けて冷却用ガスを放出することができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、加熱源であるランプヒ
ータの両端部を冷却することができるので、該ランプヒ
ータの寿命を延ばすことができ、これは、運転コストの
低減、ヒータ交換周期の延長によるメンテナンスの容易
化等をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加熱装置の一実施形態縦断面図。

【図２】上記加熱装置の外観を示した斜視図。

【図３】加熱ユニットの平面図。

【図４】図３のＡ矢視図。

【図５】図１のＢ−Ｂ線断面図。

【図６】ガス放出ブロックの支持構造と回動作用を示し
た斜視図。

【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図。

【図８】ガス放出ブロックの他の構成例を示す斜視図。

【図９】ガス放出ブロックの他の構成例を示す斜視図。

【図１０】ガス放出ブロックの他の構成例を示す斜視
図。

【図１１】ガス放出箱の構成例を示す斜視図。

【符号の説明】

１ケーシング２加熱ユニット３，４ガス放出ブロック３′，４′ ガス放出箱５ヒータ挿入管６外管７流通空間８流入口９流出口１２ハロゲンランプ１８ピン２１コネクタ２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ通路２３開口２８ガス放出穴３０ポンプ３１貯槽３４温度センサ３５コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端が開口したヒータ挿入管と、前記ヒータ挿入管が内部を貫通し、該ヒータ挿入管の外
周面との間に被加熱流体の流通空間を画成する外管と、加熱源として前記ヒータ挿入管に挿入される管状のラン
プヒータと、前記ヒータ挿入管の一端および他端の開口に向けて冷却
用ガスを放出するガス放出手段とを備えたことを特徴と
する流体加熱冷却装置。
【請求項２】前記ガス放出手段は、前記ヒータ挿入管
の一端および他端の開口にそれぞれ近接して配設された
一対のガス放出ブロックを備え、これらのガス放出ブロ
ックには、一端に前記冷却用ガスが供給されるととも
に、他端が前記開口に対向した部位において開口するガ
ス通路をそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１に
記載の流体加熱冷却装置。
【請求項３】前記各ガス放出ブロックの少なくとも一
方を、対応する前記ヒータ挿入管の開口の前方から退避
させ得るように設けたことを特徴とする請求項２に記載
の流体加熱冷却装置。
【請求項４】前記ガス放出手段は、前記ヒータ挿入管
の一端および他端の開口にそれぞれ近接して配設された
一対のガス放出箱を備え、これらのガス放出箱における
前記開口に対向した部位にガス放出穴をそれぞれ形成す
るとともに、該各ガス放出箱の内部空間に前記冷却用ガ
スをそれぞれ供給するようにしたことを特徴とする請求
項１に記載の流体加熱冷却装置。