KR100417736B1

KR100417736B1 - 유체 가열장치

Info

Publication number: KR100417736B1
Application number: KR10-2001-0007676A
Authority: KR
Inventors: 마사카즈 카타야마; 세이지 오쿠; 토모노리 코지마루; 야스케 무라오카
Original assignee: 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤; 오무론 가부시키가이샤
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2004-02-11
Also published as: US6465765B2; KR20010085397A; TW579539B; JP3842512B2; JP2001235228A; US20010017296A1

Abstract

본 발명은 피(被) 가열유체가 흐르는 경로 중에서의 파티클의 발생을 억제할 수 있어 반도체 기판이나 액정기판의 기판 처리장치에서 가스나 액체를 가열하는데 사용할 수가 있는 유체 가열장치에 관한 것으로서,

도전성 재료에 의해서 관 모양으로 형성되고, 피 가열유체가 흐르는 배관에 양단부가 연결 접속된 발열 곡관(10)과, 이 발열 곡관의 외측에 설치되어 발열 곡관을 둘러싸면서 감겨진 코일(14)과, 코일에 고주파 전류를 흘리는 전원 유닛(16)을 구비하는 것을 특징적 구성으로 한다.

Description

유체 가열장치{FLUID HEATING APPARATUS}

본 발명은, 반도체 기판이나 액정표시장치용 기판 등의 기판에 대하여 필요로 하는 처리를 행하는 기판 처리장치 등에 있어서, 배관을 통해서 기판 처리부로 공급되는 가스나 액체의 각종 유체를 가열하는데 사용되는 유체 가열장치, 특히 전자유도 가열식의 유체 가열장치에 관한 것이다.

기판 처리장치, 예컨대 기판의 감압(減壓) 건조장치에 있어서, 기판이 수용되어 감압상태로 된 챔버 내로 배관(配管)을 통해서 알콜 증기, 예컨대 이소프로필 알콜(IPA) 증기를 공급하는 경우에, IPA 증기를 소정 온도로 가열하여 공급하는 것이 필요로 된다. IPA 증기를 가열하는 장치로서, 일반적으로는, 스텐레스강 등으로 형성된 배관의 외주면(外周面) 측에 저항 가열히터를 설치하고, 그 저항 가열히터로부터의 열전달에 의해 배관을 가열하여 배관 내를 흐르는 IPA 증기를 간접적으로 가열하는 장치가 사용되고 있지만, 최근에는 배관 내를 흐르는 유체를 전자유도를 이용하여 가열하는 시도도 이루어지고 있다.

도 2는, 전자유도를 이용하여 유체를 가열하는 장치의 구성예를 나타내는 개략 종단도이다. 이 유체 가열장치는, 피 가열유체가 흐르는 배관(미도시)의 도중(途中)에 삽입 설치된 가열용기(40), 이 가열용기(40)의 외주면 일부에 감겨진 코일(42), 이 코일(42)에 고주파 전류를 흘리는 전원 유닛(unit)(미도시), 및 가열용기(40)의 내부에 설치된 발열 충전체(44)로 구성되어 있다.

가열용기(40)는, 불화수지 등의 비자성체 재료로 형성된 원통부(46)와, 피 가열유체가 흐르는 배관에 연결되게 접속되는 유체 유입구(50)가 설치되고 패킹(52)을 개재시켜 원통부(46)의 한쪽의 개구면(開口面)을 폐쇄하는 입구측 폐쇄판(48)과, 가열된 유체가 보내지는 배관에 연결 접속되는 유체 유출구(56)가 설치되고 패킹(60)을 개재시켜 원통부(46)의 다른 쪽 개구면을 폐쇄하는 출구측 폐쇄판(54)으로 형성되고, 밀폐된 구조를 갖는다.

발열 충전체(44)는 그 구조의 상세(詳細)를 도시하지는 않았지만, 훼라이트계 스텐레스강 등의 도전성 재료에 의해 형성된 파형판(波形板) 등의 복수(複數)의 박판을 규칙적으로 병렬(竝列)시키는 등으로 구성되어 있고, 각 박판 사이의 틈을 유체가 흐르게 되어 있다. 가열용기(40)의 내부에는, 온도검출기(62)의 온도 검출체, 예컨대 열전대(64)가 발열 충전체(44)의 하류 측에서 발열 충전체(44)에 근접되도록 삽입되어 있다. 이 온도검출기(62)에 의해 발열 충전체(44)의 온도가 측정된다. 또한, 가열용기(40)에는, 가열용기(40) 내에서 유출되는 유체의 온도를 측정하기 위해 온도검출기(66)도 설치되어 있고, 그 온도검출체, 예컨대 열전대(68)가 가열용기(40) 내부의 출구 부근에 삽입되어 있다. 그리고, 각각의 온도검출기(62, 66)로부터 출력되는 온도 검출신호는, 도시되지 않은 컨트롤러로 보내지게 되어 있다. 컨트롤러에는 전원 유닛 및 경보기(모두 미도시)가 각각 접속되어 있다.

도 2에 나타낸 유체 가열장치에서는, 전원 유닛에 의해 코일(42)에 고주파 전류를 흘리면, 자속이 발생되고 가열용기(40) 내부의 발열 충전체(44)를 구성하는각 박판에 와전류가 발생되며, 이 박판 재료의 고유저항에 의해 박판에 주울 열이 발생되므로 발열 충전체(44)가 발열한다. 이 때, 가열용기(40)의 원통부(46)는 비자성체 재료로 형성되어 있기 때문에 그 자체가 발열하는 것은 아니다. 발열 충전체(44)가 발열함으로써, 배관으로부터 유체 유입구(50)를 통해 가열용기(40) 내로 유입된 유체는 발열 충전체(44)의 설치위치를 통과하는 사이에 발열 충전체(44)로부터의 열전달에 의해 가열된다. 그리고, 가열되어 승온된 유체는, 가열용기(40) 내에서 유체 유출구(56)를 통해 유출되어 배관 내로 흘러 들어간다. 이 때, 컨트롤러에서는, 온도검출기(66)에 의해서 검출된 유체의 온도 검출신호에 따라서 전원 유닛으로 제어신호가 출력되어, 가열용기(40) 내에서 유출되는 유체의 온도가 목표온도가 되도록 제어된다. 또한, 컨트롤러에서는 온도검출기(62)에 의해 검출된 발열 충전체(44) 근방의 온도와 미리 설정된 경보 온도가 비교되어 온도검출기(62)에 의해서 검출된 온도가 경보 온도를 초과한 때에, 경보기로 신호가 출력되어 경보기를 작동시키고, 전원 유닛으로 신호가 출력되어 전원 유닛으로부터 코일(42)로의 전력공급을 차단시키거나 또는 코일(42)로의 출력이 약해지도록 제어한다.

그러나, 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 유체 가열장치에는 이하와 같은 문제점이 있기 때문에, 반도체 기판의 처리장치나 액정기판의 처리장치 등의 유체 가열장치로 사용할 수 없었다. 즉, 종래의 유체 가열장치에서는, 발열 충전체(44)의 전열면적이 커지도록, 복수의 파형판 등의 박판을 규칙적으로 병렬시켜 발열 충전체(44)가 구성되어 있기 때문에, 발열 충전체(44)의 구조가 복잡하고 데드 스페이스(dead space)도 많아져 발열 충전체(44)의 초기 세정을 충분히 행하는 것이 곤란하였다. 또한, 발열 충전체(44)에서의 발열 시에, 발열 충전체(44)를 구성하고 있는 각 박판이 열팽창되는 것에 의해서 박판끼리 미끄럼 접촉한다든지, 유체, 특히 가스가 발열 충전체(44)의 설치위치를 통과할 때에 그 흐름의 영향을 받아 박판이 진동한다든지 하는 경우도 있었다. 이 결과, 발열 충전체(44)로 다량의 파티클(particle)이 발생한다는 문제점이 있었다.

또한, 유체 유입구(50) 및 유체 유출구(56)가 각각 배관에 연결 접속되어 밀폐되고 코일(42)이 감긴 부분에서 비자성체 재료로 형성된 가열용기(40)의 내부에 발열 충전체(44)를 수납할 필요가 있기 때문에, 플랜지 구조 부분이 생기는 등, 가열용기(40)의 구조가 복잡해지고 파티클 등 오염물질이 축적되는 부분이 많아진다. 이 결과, 가열용기(40)의 내부가 파티클 등에 의해서 일단 오염되면 그것을 용이하게 제거할 수 없을 뿐만 아니라, 파티클의 발생도 억제할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 유체 가열장치는, 가열용기(40)의 내부에 복수의 파형판 등 박판으로 구성된 발열 충전체(44)를 수납하게 되는 복잡한 구조이기 때문에, 가열용기(40) 내를 통과하는 유체의 흐름이 체류하는 부분이 생겨 발열 충전체(44)가 그 전체적으로 균일하게 유체와 열교환할 수 없는 경우가 발생된다. 이 결과, 발열 충전체(44)에서 과열부분이 생겨서 발열 충전체(44)의 일부가 용융하여 발열 충전체(44)가 손상된다든지, 열교환 효율이 저하하여 유체를 원하는 대로 가열할 수 없으므로 전열면적이 필요 이상으로 커져 코스트의 상승을 초래한다든지 하는 문제점이 있었다.

또, 종래의 유체 가열장치에서는, 폭발 방지성을 보장하기 위해서 가장 고온이 되는 부분인 발열 충전체(44)의 온도를 감시하려 해도, 온도검출기(62)의 열전대(64)를 열전 충전체(44)에 접촉시키는 것이 구조적으로 곤란하여 발열 충전체(44) 근방의 온도를 계측하게 되므로 정확히 온도를 감시하기가 어렵다. 가령 열전대(64)를 발열 충전체(44)에 접촉시켜 계측한다 해도, 발열 충전체(44)의 진동에 의해서 정확히 온도를 계측할 수 없거나 진동에 의해 파티클이 발생되어 유체가 오염되어 버린다. 이 때문에, 예컨대 IPA 등의 발화되기 쉬운 유체를 가열할 때에도 유체를 오염시키지 않고 폭발 방지성을 확보하는 것이 곤란하다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 사항을 고려하여 이루어진 것으로서, 피 가열유체가 흐르는 경로 중에서 파티클의 발생을 억제할 수 있고, 구조가 간단하며, 발열체에서 과열부분이 발생되어 발열체가 손상될 염려가 없고, 발열체와 피 가열유체와의 열교환 효율의 저하가 방지되어 유체를 원하는대로 가열할 수 있으므로, 반도체 기판의 처리장치나 액정기판의 처리장치 등에서 가스나 액체를 가열하는데 사용하는 것이 가능한 유체 가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유체 가열장치의 일 실시예를 나타내는 요부 종단면도이고,

도 2는 전자유도를 이용한 종래의 유체 가열장치의 구성예를 나타내는 개략 종단면도이다.

<주요 도면부호의 설명>

10... 발열 곡관

12... 피복통(被覆筒)

14... 코일

16... 전원 유닛

18... 단락 막대

20... 고주파 전원

22... 전원 제어기

24... 컨트롤러

26, 28... 온도검출기

30... 온도검출기의 온도검출체

32... 경보기

청구항 1에 관한 발명은, 피 가열유체가 흐르는 배관의 도중에 끼워져 설치되고 전자유도에 의해 피 가열유체를 가열하는 유체 가열장치에 있어서, 도전성 재료에 의해서 관 모양으로 형성되고 피 가열유체가 흐르는 상기 배관에 양단부가 각각 연결 접속된 발열 곡관과, 상기 발열 곡관의 외측에 설치되어 발열 곡관을 둘러싸면서 감겨진 코일과, 상기 코일에 고주파 전류를 흘리는 전원 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 관한 발명은, 제1항의 유체 가열장치에 있어서, 상기 발열 곡관이 나선 모양으로 형성되고, 상기 코일이 상기 발열 곡관과 동축(同軸)으로 설치되며, 상기 발열 곡관의 양단부 끼리 도전성 부재에 의해서 전기적으로 접속된 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 관한 발명은, 제2항의 유체 가열장치에 있어서, 상기 발열 곡관의 온도를 검출하는 관 온도검출부와, 상기 관 온도검출부로부터의 온도 검출신호에 따라서 소정의 제어을 하는 제어부를 부가적으로 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 관한 발명은, 제3항의 유체 가열장치에 있어서, 상기 관 온도검출부가 상기 발열 곡관의 외주면에 접촉하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 관한 발명은, 제4항의 유체 가열장치에 있어서, 상기 발열 곡관의 온도가 미리 설정된 경보 온도를 초과할 때, 상기 제어부가 상기 코일에 흐르는 고주파 전류를 차단하도록 상기 전원유닛을 제어하는 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 관한 발명은, 제3항의 유체 가열장치에 있어서, 상기 발열 곡관의 유체 유출측의 유로 중에 설치되고, 상기 발열 곡관으로부터 유출되는 유체의 온도를 검출하는 유체 온도검출부를 부가적으로 구비하며, 상기 유체 온도검출부에 의해서 검출된 유체의 온도가 미리 설정된 목표 온도가 되도록 상기 제어부가 상기 전원 유닛을 피드백 제어하는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 관한 발명은, 제2항의 유체 가열장치에 있어서, 상기 발열 곡관은 훼라이트계 스텐레스강으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 관한 발명은, 제2항의 유체 가열장치에 있어서, 상기 발열 곡관이 오스테나이트계 스텐레스강으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명 청구항 1의 유체 가열장치에 있어서는, 전원 유닛에 의해 코일에 고주파 전류가 흐르면, 자속이 발생하고, 코일의 안쪽에 배치되어 자계 내부에 있는 발열 곡관에 와전류가 생기고, 발열 곡관을 형성하고 있는 도전성 재료의 고유저항에 의한 주울 열이 발생되어 상기 발열 곡관이 발열한다. 이 발열하여 승온된 발열 곡관 내부에 배관 내부를 흘러온 피 가열유체가 유입되면, 피 가열유체는 발열 곡관의 내부를 통과하는 사이에 발열 곡관에 의해서 직접적으로 가열되고, 이 가열되어 승온된 유체가 발열 곡관 내부로부터 유출되어 배관 내부로 흘러 들어 간다.

이 경우에 있어서, 발열 곡관은 단지 관 모양이기 때문에 피 가열유체와 접촉하는 곡관 내면의 초기 세정(洗淨)을 충분히 행하는 것이 가능하다. 또한, 발열 곡관은 단지 1개의 관이기 때문에 피 가열유체가 흐르는 경로 중에서 파티클이 발생하는 원인이 되는 구역은 없고, 파티클 등 오염물질의 축적 구역도 적다. 따라서, 이 유체 가열장치에서는 피 가열유체가 흐르는 경로 중에서의 파티클의 발생은 거의 없다. 또한, 피 가열유체는 관 모양의 발열 곡관 내부를 흐를 뿐이므로 발열 곡관은 그 전체에서 균일하게 피 가열유체와 열교환되기 때문에 발열 곡관에서 과열 부분이 생기는 경우는 없다. 또한, 발열 곡관과 피 가열유체 사이에서의 열교환 효율이 저하되는 경우도 없다.

청구항 2에 관한 발명의 유체 가열장치에서는, 발열 곡관이 코일과 동축인 나선 모양(코일 모양)으로 형성되어 있으므로, 코일에 고주파 전류가 흐르면 코일 모양의 발열 곡관에 유도 기전력이 생긴다. 그리고, 코일 모양인 발열 곡관의 양단부끼리 도전성 부재에 의해서 전기적으로 접속되어 있으므로, 코일 모양의 발열 곡관과 도전성 부재로 형성되는 폐회로에 전류가 흐른다. 발열 곡관에 전류가 흐름으로써, 상기 와전류에 의한 주울 열 이외에, 발열 곡관을 형성하고 있는 도전성 재료의 고유저항에 의한 주울 열이 발생하게 된다. 이 때문에, 코일에 흐르는 고주파 전류에 대한 발열 곡관에서의 발열 효율이 높아져, 보다 효과적으로 피 가열유체의 가열이 이루어진다. 또한, 코일 모양의 발열 곡관에 유도 기전력이 발생되어 전압이 발생되지만, 코일 모양인 발열 곡관의 양단부끼리 전기적으로 단락(短絡)되어 있기 때문에 발열 곡관의 온도를 측정하기 위해서 온도센서를 발열 곡관의 표면에 직접 접촉시키더라도 온도센서가 파괴되는 경우는 없다.

청구항 3 내지 청구항 5에 관한 발명의 유체 가열장치에서는, 온도검출부에 의해서 발열 곡관의 온도가 검출되고, 그 온도 검출신호에 따라서 제어수단에 의해 필요한 제어, 예컨대 경보기를 작동시킨다거나 전원 유닛으로부터 코일로의 전력공급을 차단시킨다거나 하는 제어가 행해진다. 이 경우에 있어서, 상기 종래의 유체 가열장치와 같이 발열 충전체 근방의 온도를 측정하는 것이 아니라, 온도검출부에 의해 온도검출체, 예컨대 열전대를 직접 발열 곡관의 외면에 접촉시켜 발열 곡관 자체의 온도를 검출하는 것이 가능하며, 발열 곡관 내부를 흐르는 피 가열유체의온도는 검출된 발열 곡관의 온도보다 반드시 낮기 때문에, 피 가열유체, 예컨대 IPA 증기의 온도가 발화점을 넘거나 하는 일이 없도록 확실한 제어를 할 수 있다.

청구항 6에 관한 발명의 유체 가열장치에서는, 상기 발열 곡관의 유체 유출측의 유로 중에 열전대, 측온(測溫) 저항체, 방사 온도계 등의 온도 검출체의 검출단이 삽입된 온도검출기가 설치되어 있어, 발열 곡관 내부로부터 유출되는 유체의 온도가 검출될 수 있다. 그리고, 이와 같이 온도검출기로부터 출력되는 온도 검출신호는 제어수단으로 보내지게 되어 있다. 이 때, 제어수단에서는, 미리 설정된 목표 온도와 온도검출기에 의해서 검출된 유체의 온도가 비교되며, 그 온도차에 대응한 제어신호가 제어수단으로부터 전원 제어기로 출력되어, 발열 곡관 내부로부터 유출되는 유체의 온도가 목표 온도가 되도록 코일에 흐르는 전류가 피드백 제어된다.

청구항 7 내지 청구항 8에 관한 발명의 유체 가열장치에서는, 상기 발열 곡관을 형성하는 스텐레스 강관소재로서는, 내부식성 재료로서 유도가열에 알맞은 훼라이트계 스텐레스강이 사용될 뿐만 아니라, 유도가열 외에 폐회로에 흐르는 전류에 의한 가열도 작용하기 때문에, 예컨대 SUS316L나 SUS304와 같은 오스테나이트계 스텐레스강 등도 사용할 수 있다.

이하, 첨부된 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명한다.

도 1은, 본 발명 실시예의 일예를 나타내는 유체 가열장치의 요부 종단면도이다. 이 유체 가열장치는, 도시되어 있지는 않지만, 반도체 기판이나 액정기판 등의 기판에 대하여 필요한 처리를 행하는 기판 처리장치에 IPA 증기 등의 가스나 순수한 물, 물약 등의 액체를 공급하는 배관의 도중에 끼워져 설치된다. 그리고, 이 유체 가열장치는, 양단부(兩端部)가 각각 배관에 연결 접속되는 발열 곡관(曲管)(10), 이 발열 곡관(10)의 외측에 발열 곡관(10)을 둘러싸면서 설치되어 전기 절연재료로서 원통 모양으로 형성된 피복통(被覆筒)(12), 이 피복통(12)에 매설(埋設)되어 발열 곡관(10)을 둘러싸면서 감겨진 코일(14), 이 코일(14)에 고주파 전류를 흘리는 전원 유닛(16) 등을 구비하여 구성되어 있다.

발열 곡관(10)은, 도전성 재료, 예컨대 스텐레스강에 의해서 형성되어 있다. 그리고, 발열 곡관(10)의 가열부는 나선 모양으로 형성되어 있다. 발열 곡관(10)을 형성하는 스텐레스 강관 소재로서는, 내부식성 재료로서 유도가열에 알맞은 훼라이트계 스텐레스강 뿐만 아니라, 유도가열 외에 폐회로에 흐르는 전류에 의한 가열도 작용하기 때문에 JIS(일본공업규격)에서의 SUS316L(18Cr-12Ni-2.5Mo-N-low C) 또는 SUS304(18Cr-9Ni)와 같은 오스테나이트계 스텐레스강 등도 사용될 수 있다. 또한, 스텐레스 강관은 전해연마 가공한 것 뿐만 아니라, 광휘 소둔하여 가공한 것 등도 사용될 수 있다. 이 발열 곡관(10)은, 오염이 발생되지 않도록 클린 룸(clean room) 내부 등에서 나선 모양으로 굽힘 가공된다. 또한, 스텐레스 강관을 일반 작업장에서 굽힘 가공한 후 화학 세정처리한 것, 또는 오염이 발생되지 않도록 클린 룸 내부 등에서 스텐레스 강관을 굽힘 가공한 후 부가적으로 화학 세정처리한 것을 발열 곡관(10)으로 사용해도 된다. 이 발열 곡관(10)의 가열부를 이루는 나선관부분의 양단부에는 도전성 재료로 이루어진 단락 막대(18)의 양단부가 각각 용접되어 있고, 발열 곡관(10)의 양단부끼리 단락 막대(18)에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.

코일(14)은 발열 곡관(10)과 동축(同軸)으로 감겨 있다. 코일(14)에 전기 접속된 전원 유닛(16)은 고주파 전원(20)과 전원 제어기(22)로 구성되어 있고, 전원 제어기(22)는 컨트롤러(24)에 접속되어 있다. 또한, 이 장치에는, 발열 곡관(10)의 유체 유출측의 유로 중에 열전대, 측온(測溫) 저항체, 방사 온도계 등의 온도 검출체의 검출단(檢出端)이 삽입된 온도검출기(26)가 설치되어 있다. 이 온도검출기(26)에 의해 발열 곡관(10) 내부로부터 유출되는 유체의 온도가 검출된다. 더욱이, 이 장치에는 코열 곡관(10)의 외주면에 열전대, 측온 저항체 등의 온도검출체(30)의 검출단이 직접 접촉하도록 온도검출기(28)가 고착 설치되어 있다. 이 온도검출기(28)에 의해, 발열 곡관(10)의 온도가 접촉식으로 검출된다. 각각의 온도검출기(26,28)로부터 출력되는 온도 검출신호는 컨트롤러(24)로 보내지게 되어 있다. 컨트롤러(24)에는 전원 제어기(22) 외에 경보기(32)가 접속되어 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 유체 가열장치에 의해, 배관 내부를 흘러 기판 처리장치로 보내지는 피 가열유체, 예컨대 IPA 증기를 가열하는 경우에는 전원 유닛(16)을 구동시켜 코일(14)에 고주파 전류를 흘린다. 코일(14)에 고주파 전류가 흐름으로써, 자속이 발생되고, 코일(14)의 안쪽에 배치되어 자계 내부에 있는 발열 곡관(10)에 와전류가 생긴다. 그리고, 발열 곡관(10)에서, 그 도전성 재료의 고유저항에 의한 주울 열이 발생되어 발열 곡관(10)이 발열한다. 또한, 발열 곡관(10)과 단락 막대(18)로 형성되는 폐회로를 흐르는 전류에 의해서도 발열한다. 상기 발열하여 승온된 발열 곡관(10) 내부에 배관 내부를 흘러온 IPA 증기가 유입되면, IPA 증기는 발열 곡관(10)의 내부를 통과하는 사이에 발열 곡관(10)의 내벽면에서의 열전달에 의해서 가열되고, 이 승온된 IPA 증기가 발열 곡관(10) 내부로부터 유출되어 배관 내부로 흘러 들어간다.

이 때, 컨트롤러(24)에서는, 미리 설정된 목표 온도와 온도검출기(26)에 의해서 검출된 유체의 온도가 비교되며, 그 온도차에 대응한 제어신호가 컨트롤러(24)로부터 전원 제어기(22)로 출력되어, 발열 곡관(10) 내부로부터 유출되는 유체의 온도가 목표 온도가 되도록 코일(14)에 흐르는 전류가 피드백 제어된다.

또한, 컨트롤러(24)에서는, 미리 설정된 경보 온도와 온도검출기(28)에 의해서 검출된 발열 곡관(10)의 온도가 비교되어, 발열 곡관(10)의 온도가 경보 온도를 초과한 때에, 컨트롤러(24)로부터 경보기(32)로 신호가 보내져 경보기(32)가 구동된다. 이에 의해, 발열 곡관(10)의 온도가 이상(異常)스럽게 상승하고 있는 것이 작업자에게 보고된다. 또한, 발열 곡관(10)의 온도가 경보 온도를 넘은 때에, 컨트롤러(24)로부터 전원 제어기(22)로 신호가 보내져, 고주파 전원(20)으로부터 코일(14)로의 전력공급이 차단되거나, 또는 코일(14)의 출력이 약해지게 된다. 그 밖에, 발열 곡관(10)의 온도가 경보 온도를 초과한 때에 발열 곡관(10) 내부로 도입되는 유체의 유량을 일시적으로 증가시켜도 된다. 발열 곡관(10) 내부를 흐르는 피 가열유체의 온도는 온도검출기(28)에 의해서 검출된 발열 곡관(10)의 온도보다반드시 낮기 때문에, 이와 같이 발열 곡관(10) 자체의 온도를 검출하여 경보기(32)를 작동시킨다든지 코일(14)로의 전력공급을 차단시킨다든지 함으로써, 피 가열유체, 예컨대 IPA 증기의 온도가 발화점을 넘지 않도록 확실한 제어를 할 수 있다.

또, 이와 같이 발열 곡관(10)의 온도를 검출할 때에도, 상기 실시예에서는 발열 곡관(10)의 외주면에 온도검출체(30)를 설치하고 있기 때문에, 발열 곡관(10)이 진동함으로써 온도검출체(30)로부터 파티클이 발생하는 경우가 있더라도, 발열 곡관(10) 내부를 흐르는 피 가열유체를 오염시키지는 않는다. 더욱이, 상기한 실시예에서는, 발열 곡관(10)에 온도검출체(30)가 직접 접촉하도록 고착 설치되어 있기 때문에 발열 곡관(10)의 진동에 의해 온도검출체(30)에서 파티클이 발생하는 것 그 자체를 방지하고 있다.

이 유체 가열장치에서는, 피 가열유체가 흐르는 경로가 되는 발열 곡관(10)은 오염이 생기지 않도록 굽힘 가공되거나, 가공 공정에서 오염이 생기더라도 화학 세정처리하여 오염을 제거하고 나서 사용된다. 그리고, 발열 곡관(10)은 단지 스텐레스 강관을 굽힘 가공한 것으로서, 구조가 간단하고, 피 가열유체의 경로중에 데드 스페이스가 형성되지도 않으며, 스텐레스 강관으로는 전해연마 가공이나 광휘소둔 가공 등을 행한 것이 사용되기 때문에 피 가열유체와 접촉하는 발열 곡관(10) 내면의 초기 세정을 충분히 행할 수 있다. 또한, 발열 곡관(10)은 단지 1개의 관이기 때문에 발열 곡관(10)에서의 발열시에 부품의 열 팽창에 의한 미끄럼 접촉부분이 발생된다든지 하는 경우가 없고, 또한 발열 곡관(10) 내부를 유체, 특히 가스가 통과할 때 그 흐름의 영향을 받아 진동부분이 발생된다든지 하는 경우도 없다.더욱이, 종래의 유체 가열장치와 같이, 불화수지 등의 비자성체 재료로 형성된 용기의 내부에 발열 충전체를 수납하는 복잡한 구조가 아니고, 피 가열유체의 통로가 되는 가열 곡관(10)은 단순한 나선 관으로서 구조가 간단하기 때문에 파티클 등의 오염물질의 축적부분이 없다. 따라서, 이 유체 가열장치에서는 피 가열유체가 흐르는 경로 중에서 파티클의 발생이 억제되게 된다.

또, 피 가열유체는 나선 모양의 발열 곡관(10) 내부를 흐를 뿐이기 때문에, 발열 곡관(10)은 그 전체에서 균일하게 피 가열유체와 열교환한다. 이 때문에, 발열 곡관(10)에서 과열부분이 발생되어 발열 곡관(10)이 용융 등에 의해 손상될 염려는 없다. 또한, 피 가열유체는 선회(旋回)가 발생되어 난류로 발열 곡관(10) 내부를 흐르기 때문에 발열 곡관(10)과 피 가열유체와의 사이에서 열교환 효율이 저하되는 등의 경우도 없으므로, 전열면적을 작게 하여 콤팩트(compact)하고도 코스트가 낮은 유체 가열장치로 만들 수 있다.

또, 도 1에 나타낸 유체 가열장치에서는, 발열 곡관(10)이 코일(14)과 동축인 코일 모양으로 형성되어 있으므로, 코일(14)에 고주파 전류가 흐르면 코일 모양의 발열 곡관(10)에 유도 기전력이 발생된다. 그리고, 코일 모양의 발열 곡관(10)의 양단부 끼리는 도전성 단락 막대(18)에 의해서 접속되어 있기 때문에, 코일 모양의 발열 곡관(10)과 단락 막대(18)로 형성되는 폐회로에 전류가 흐른다. 그 결과, 발열 곡관(10)에는, 와전류에 의한 주울 열 이외에 유도 기전력에 의해서 발열 곡관(10)에 흐르는 전류에 의한 주울 열이 발생하게 된다. 따라서, 코일(14)에 흐르는 고주파 전류에 대한 발열 곡관(10)에서의 발열 효율이 높아져, 도 1에 나타낸유체 가열장치에 의해 보다 효과적으로 피 가열유체를 가열할 수가 있다. 이에 의해서, 유도가열하는데는 알맞지 않지만 내식성이 높은 오스테나이트계 스텐레스인 SUS316L이나 SUS304의 사용이 가능하게 되어, 약간의 부식에 의해서도 피 가열유체가 오염되는 것을 극도로 꺼리는 반도체 제조장치에서의 유체 가열장치로서 사용할 수가 있다. 또한, 코일 모양의 발열 곡관(10)에 유도 기전력이 발생되어 전압이 발생되지만, 코일 모양의 발열 곡관(10)의 양단부 끼리는 단락 막대(18)에 의해서 단락되어 있기 때문에, 발열 곡관(10)의 온도를 측정하기 위해서 온도검출기(28)의 온도검출체(30)를 발열 곡관(10)의 표면에 직접 접촉시키더라도 온도검출기(28)가 파괴되는 경우는 없다.

또, 상기 실시예에서는, 발열 곡관(10)을 나선 모양으로 형성한 예에 관해서 설명하였지만, 발열 곡관은 어느 정도의 전열면적이 확보되도록 스텐레스 강관 등을 굽힘 가공한 것이라면 되고, 예컨대 사행(蛇行) 모양, 와상(渦狀) 등 이라도 좋다.

본 발명 청구항 1의 유체 가열장치를 사용하면 피 가열유체가 흐르는 경로 중에서 파티클의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 반도체 기판의 처리장치나 액정기판의 처리장치 등에서 가스나 액체를 가열하는데 사용할 수 있다. 또한, 이 유체 가열장치는, 구조가 간단하고, 발열 곡관 전체에서 균일하게 피 가열유체와 열교환하기 때문에 발열 곡관에 과열부분이 생겨 용융 등에 의해 손상될 염려가 없으며, 발열 곡관과 피 가열유체 사이에서의 열교환 효율이 저하하는 경우도 없기 때문에전열면적을 크게 하지 않더라도 유체를 원하는대로 가열할 수 있어, 콤팩트하고도 코스트가 낮은 유체 가열장치로 만들 수 있다.

본 발명 청구항 2, 7 및 8의 유체 가열장치에서는, 코일에 흐르는 고주파 전류에 대한 발열 곡관에서의 발열 효율이 높아져, 보다 효과적으로 피 가열유체를 가열할 수 있다. 따라서, 유도가열에 알맞지 않은 오스테나이트계 스텐레스 등도 발열 곡관의 형성 재료로서 채용할 수 있다. 또한, 발열 곡관의 온도를 측정하기 위해 온도검출체를 발열 곡관의 표면에 직접 접촉시켜도 온도센서의 파괴가 방지된다.

본 발명 청구항 3 내지 6의 유체 가열장치에서는, 피 가열유체, 예컨대 IPA 증기의 온도가 발화점을 넘는다거나 하는 경우가 없도록 확실한 제어가 행해지기 때문에 안전성을 향상시킬 수 있다.

Claims

피 가열유체가 흐르는 배관의 도중에 끼워져 설치되고, 전자유도에 의해 피 가열유체를 가열하는 유체 가열장치에 있어서,

도전성 재료에 의해서 관 모양으로 형성되고, 그 양단부가 피 가열유체가 흐르는 상기 배관에 각각 연결 접속된 발열 곡관과,

상기 발열 곡관의 외측에 설치되어, 상기 발열 곡관을 둘러싸면서 감겨진 코일과,

상기 코일에 고주파 전류를 흘리는 전원 유닛과,

상기 코일의 내측에 배치되어, 상기 발열 곡관의 온도를 검출하는 관 온도검출부와,

를 구비한 것을 특징으로 하는 유체 가열장치.
제1항에 있어서,

상기 발열 곡관이 나선 모양으로 형성되고,

상기 코일이 상기 발열 곡관과 동축(同軸)으로 설치되며,

상기 발열 곡관의 양단부 끼리 도전성 부재에 의해서 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 유체 가열장치.
제2항에 있어서,

상기 관 온도검출부로부터의 온도 검출신호에 따라서 소정의 제어를 행하는 제어부를 부가적으로 구비한 것을 특징으로 하는 유체 가열장치.
제3항에 있어서,

상기 관 온도검출부는 상기 발열 곡관의 외주면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 유체 가열장치.
제4항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 발열 곡관의 온도가 미리 설정된 경보 온도를 초과할 때, 상기 코일에 흐르는 고주파 전류를 차단하도록 상기 전원유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 유체 가열장치.
제3항에 있어서,

상기 발열 곡관의 유체 유출측의 유로 중에 설치되고, 상기 발열 곡관으로부터 유출되는 유체의 온도를 검출하는 유체 온도검출부를 부가적으로 구비하며,

상기 제어부는, 상기 유체 온도검출부에 의해서 검출된 유체의 온도가 미리 설정된 목표 온도가 되도록 상기 전원유닛을 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 유체 가열장치.
제2항에 있어서,

상기 발열 곡관은 훼라이트계 스텐레스강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 가열장치.
제2항에 있어서,

상기 발열 곡관은 오스테나이트계 스텐레스강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 가열장치.