KR20070006558A

KR20070006558A - 유체 가열 장치

Info

Publication number: KR20070006558A
Application number: KR1020060059168A
Authority: KR
Inventors: 미키오 나카시마; 오사무 츠다; 유지 가미카와
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2007-01-11
Also published as: US7593625B2; CN100554760C; JP2007017098A; EP1741995A3; TWI297762B; TW200716923A; KR101123994B1; US20070017502A1; EP1741995A2; CN1892094A; JP4743495B2

Abstract

본 발명은 피가열 유체의 종류나 성질에 관계없이, 가열원인 광에너지를 효율적으로 열에너지로 변환하는 동시에, 간접적으로 피가열 유체에 열전도하여 유체의 가열 효율의 향상을 도모할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.

할로겐 램프(23)와, 이 할로겐 램프(23)를 포위하는 동시에, 일단에 피가열 유체인 세정액의 유입구(24)를 갖고, 타단에 세정액의 유출구(25)를 갖는 유로관(26)을 구비하는 유체 가열 장치에 있어서, 유로관(26)을 서로 근접 또는 접촉하는 복수의 직선형 관(26a)으로 형성하는 동시에, 직선형 관(26a)의 표면에서 적어도 할로겐 램프(23)와 대향하는 면에 복사광 흡수 도료인 흑색 도료(27)를 도포한다.

Description

유체 가열 장치{FLUID HEATING APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 유체 가열 장치의 제1 실시형태를 적용한 세정 처리 시스템의 개략 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 유체 가열 장치의 제1 실시형태를 도시하는 단면도이다.

도 3은 도 2의 1-I선을 따르는 단면도(a) 및 (a)의 Ⅱ부 확대 단면도(b)이다.

도 4는 본 발명에 따른 유체 가열 장치의 제2 실시형태를 도시하는 단면도(a) 및 (a)의 Ⅲ-Ⅲ선을 따르는 단면도(b)이다.

도 5는 제2 실시형태의 유체 가열 장치의 주요부를 도시하는 단면도(a) 및 (a)의 Ⅳ부 확대 단면도(b)이다.

도 6은 본 발명에 따른 유체 가열 장치의 제3 실시형태를 적용한 IPA 건조 처리 시스템의 주요부를 도시하는 개략 단면도(a) 및 (a)의 V-V선을 따른 단면도(b)이다.

도 7은 제3 실시형태의 유체 가열 장치의 주요부를 도시하는 단면도(a) 및 (a)의 Ⅵ부 확대 단면도(b)이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20, 20A, 20B : 유체 가열 장치 23 : 할로겐 램프(열원 램프)

24 : 유입구 25 : 유출구

26, 26A, 26B : 유로관 26a : 직선형 관

27 : 흑색 도료(복사광 흡수 도료) 28 : 열전도성 금속 부재

30 : 온도 센서(온도 검출 수단) 40 : 전류 조정기(전류 조정 수단)

50 : CPU(제어 수단) 60 : 광 반사 부재

70, 70A : 나선관

71 : 내장관(내약품성 합성수지제 부재)

72 : 외장관(열전도성 금속 부재)

본 발명은 유체 가열 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 예컨대 광에너지를 열에너지로 변환하여 피가열 유체를 가열하는 유체 가열 장치에 관한 것이다.

종래, 예컨대 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 처리 유체를 접촉시켜 처리를 실시하는 방법으로서, 예컨대, 처리조 내에 저류(공급)된 약액을 포함하는 소정 온도로 설정된 처리 유체, 예컨대 불화수소(불산)의 희석액(DHF)이나 린스액 등에 침지하여 처리하는 처리 방법이나, 예컨대 이소프로필알콜(IPA)과 질소 가스(N₂ 가스)의 혼합 유체의 증기를 피처리체에 접촉시키는 IPA 건조 처리 방법이 알려져 있다.

또한, 처리 유체 등의 유체를 가열하는 수단의 하나로서, 광에너지를 열원으로 하여 직접 유체를 가열하는 기술이 알려져 있다. 이 기술은, 예컨대 석영제의 투명 통 내에 열원 램프를 배치하고, 투명 통을 둘러싸는 통형 용기와 투명 통 사이에 형성된 공간에 유체 입구와 유체 출구를 마련하는 동시에, 내측 공간 안에 이 내측 공간의 거의 전역에 분산된 내측 핀을 구비하여, 열원 램프의 방사열(복사열)에 의해 직접 유체를 가열하는, 소위 직접 가열 방식이다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1]

일본 특허 공개 평9-210577호 공보(특허청구범위, 도 1)

그러나, 종래 이런 유형의 직접 가열 방식의 것에 있어서는, 열원 램프 부근과 열원 램프로부터 떨어진 부위를 흐르는 피가열 유체와의 사이에 온도차가 생겨, 균일한 가열을 할 수 없다고 하는 문제가 있다. 또한, IPA와 같은 유기 용제를 가열하는 경우는, 가열 온도에 충분한 주의가 필요하게 된다. 또, 직접 가열 방식의 것은, 가열원인 열원 램프가 석영제의 투명 통 내에 배치되어 있고, 유체가 흐르는 부분이 석영으로 구성되어 있기 때문에, 피가열 유체가 불산이면, 불산에 의해서 석영이 용해될 우려가 있으므로, 유체와 접촉하는 부분에 석영을 사용할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

또한, 일본 특허 공개 평9-210577호 공보에 기재된 것은, 유체의 온도 불균일을 억제하기 위해서, 내측 공간의 거의 전역에 분산된 내측 핀을 유체의 유동 방 향을 따라서 설치하는 구조이기 때문에, 구조가 복잡하게 되고, 더구나, 핀의 선단, 후단에 있어서 유체의 흐름에 변화가 생겨, 가열의 균일성이 손상될 우려가 있다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 피가열 유체의 종류나 성질에 관계없이, 가열원인 광에너지를 효율적으로 열에너지로 변환하는 동시에, 간접적으로 피가열 유체에 열전도하여 유체의 가열 효율의 향상을 도모할 수 있도록 한 유체 가열 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재한 유체 가열 장치는, 열원 램프와, 이 열원 램프를 포위하는 동시에, 일단에 피가열 유체의 유입구를 갖고, 타단에 피가열 유체의 유출구를 갖는 유로관을 구비하는 유체 가열 장치로서, 적어도 상기 열원 램프와 대향하는 유로관의 면에 복사광 흡수 도료가 도포되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 열원 램프로부터 방사(복사)되는 광에너지를 복사광 흡수 도료가 흡수하고, 흡수한 에너지가 유로관 안을 흐르는 유체에 열전도되어 유체를 간접적으로 가열할 수 있다.

또한, 청구항 2에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 유체 가열 장치에 있어서, 상기 유로관을 내약품성의 합성 수지로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 약품을 포함하는 피가열 유체에 대해서도 유로관은 부식되는 일이 없다.

또한, 청구항 3에 기재한 발명은, 청구항 2에 기재한 유체 가열 장치에 있어서, 상기 유로관의 표면을 피복하는 열전도성 부재를 더 구비하는 동시에, 이 열전도성 부재 상에 상기 복사광 흡수 도료가 도포되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 복사광 흡수 도료가 흡수한 열에너지가 열전도성 부재를 통해 합성 수지로 형성되는 유로관에 균일하게 열전도된다.

또한, 청구항 4에 기재한 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재한 유체 가열 장치에 있어서, 상기 유로관이, 열원 램프의 동심원 상에 배열된 복수의 직선형 관의 군으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 이들 직선형 관은 열원 램프로부터의 복사광을 바깥쪽으로 새게 하지 않을 정도로 서로 근접하는 쪽이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 서로 접촉하도록 배열하는 쪽이 좋다.

이와 같이 구성함으로써, 열원 램프로부터 방사되는 광에너지를 직선형 관에 균일하게 부여할 수 있다.

또한, 청구항 5에 기재한 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재한 유체 가열 장치에 있어서, 상기 유로관이, 열원 램프의 동심원 상에 나선형의 관으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 나선형의 관은 열원 램프로부터의 복사광을 외측으로 새게 하지 않을 정도로 서로 근접하는 쪽이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 서로 접촉하도록 배열하는 쪽이 좋다.

이와 같이 구성함으로써, 열원 램프로부터 방사되는 광에너지를 나선형의 관에 균일하게 부여할 수 있다.

또한, 청구항 6에 기재한 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재한 유체 가열 장치에 있어서, 상기 열원 램프 및 유로관을 포위하는 통형 용기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 열원 램프로부터 방사되는 광에너지가 외부로 새는 것을 방지할 수 있는 동시에, 열원 램프 및 유로관이 외부 분위기에 의해서 받는 영향을 억제할 수 있다.

또한, 청구항 7에 기재한 발명은, 청구항 6에 기재한 유체 가열 장치에 있어서, 상기 통형 용기의 내벽면에 배치되는 광 반사 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 열원 램프로부터 방사되는 광에너지의 일부를 광 반사 부재로 반사시켜 유로관에 조사하여 열전도할 수 있다.

또, 청구항 8에 기재한 발명은, 청구항 6에 기재한 유체 가열 장치에 있어서, 상기 통형 용기 중에 불활성 가스를 공급하는 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 통형 용기 안을 불활성 가스의 분위기로 치환할 수 있는 동시에, 외부 분위기가 통형 용기 안으로 침입하는 것을 방지할 수 있다.

아울러, 청구항 9에 기재한 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재한 유체 가열 장치에 있어서, 상기 유로관 안을 흐르는 유체의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과, 상기 열원 램프의 발열량을 조정하는 전류 조정 수단과, 상기 온도 검출 수단에 의해서 검출된 온도에 기초하여 상기 전류 조정 수단에 제어 신호를 전달하여 상기 유체의 온도를 제어하는 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 유로관 안을 흐르는 유체의 온도를 온도 검출 수단에 의해서 검출하여, 그 검출 온도를 제어 수단에 전달하고, 제어 수단으로부터의 제어 신호에 기초하여 전류 조정 수단을 제어하여 열원 램프의 발열량을 조정하는 동시에, 유체의 가열 온도를 조정할 수 있다.

이하, 본 발명의 최량의 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 상세히 설명한다.

<제1 실시형태>

도 1은 본 발명에 따른 유체 가열 장치의 제1 실시형태를 적용한 세정 처리 시스템의 전체를 도시하는 개략 단면도, 도 2는 제1 실시형태의 유체 가열 장치의 주요부를 도시하는 단면도, 도 3은 도 2의 I-I선을 따르는 단면도(a) 및 (a)의 Ⅱ부 확대 단면도(b)이다.

상기 세정 처리 시스템은, 세정액(L){예컨대, 불산(HF)의 희석액(DHF)이나 린스액(순수) 등}을 저류하는 내조(內槽;11)와, 이 내조(11)의 상부 개구부의 외측을 포위하며, 내조(11)로부터 오버플로우된 세정액(L)을 받아내는 외조(外槽;12)로 이루어지는 세정조(10)와, 내조(11)의 하부에 배치되는 세정액 공급 노즐(14)과, 이 세정액 공급 노즐(14)과 외조(12)의 바닥부에 설치된 배출구(12a)를 접속하는 순환 관로(15)에, 배출구측에서부터 순차적으로 개재 설치되는 순환 펌프(16), 필터(17) 및 본 발명에 따른 유체 가열 장치(20)를 구비하여 이루어진다. 한편, 세정조(10)의 내조(11) 내에는 복수 장, 예컨대 50장의 반도체 웨이퍼(W)(이하 웨이퍼(W)라 함)를 유지하는 웨이퍼 보트(13)가 배치되어 있다. 또한, 내조(11)의 바닥부 에는 드레인 밸브를 개재 설치한 드레인관(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 한편, 외조(12)를 향하여 도시하지 않는 세정액 공급원으로부터 세정액(L)이 공급되도록 되어 있다.

상기 유체 가열 장치(20)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 예컨대 스테인리스제의 부재로 형성되어, 내벽에 단열재(21)를 고정한 통형 용기(22)와, 이 통형 용기(22) 안의 중심축을 따라서 배치되는 열원 램프, 예컨대 할로겐 램프(23)와, 이 할로겐 램프(23)를 포위하는 동시에, 일단에 세정액(L)의 유입구(24)를 갖고, 타단에 세정액(L)의 유출구(25)를 갖는 유로관(26)을 구비하고 있다. 한편, 통형 용기(22)의 양 개구 단부는 각각 단열재(21)를 고정한 단 부재(22a, 22b)에 의해서 폐색되어 있다.

이 경우, 유로관(26)은, 할로겐 램프(23)의 동심원 상에 배열되어 서로 접촉하는 복수의 내약품성이 풍부하고, 불산에 의해서 용해되지 않는, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 합성수지제의 관 부재로 형성되는 직선형 관(26a)의 군으로 형성되어 있다. 이 경우, 복수의 직선형 관(26a)을, 할로겐 램프(23)로부터의 복사광을 바깥쪽으로 새게 하지 않을 정도로 서로 근접하여 배열하더라도 좋지만, 가열 효율을 높이기 위해서는, 서로 접촉하여 배열하는 쪽이 바람직하다. 또한, 유로관(26)을 형성하는 각 직선형 관(26a)의 표면에 있어서 적어도 할로겐 램프(23)와 대향하는 면(여기서는 외주 전면)에 복사광 흡수 도료인 흑색 도료(27)가 도장 등에 의해서 칠해져 있다. 이 흑색 도료(27)는 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 유로관(26)을 구성하는 직선형 관(26a)의 외주면에 피복되는 열전도성 이 풍부한 재료, 예컨대 알루미늄 혹은 스테인리스제의 금속 부재(28)의 표면에 도포되어 있다.

이와 같이, 유로관(26)을 형성하는 각 직선형 관(26a)의 표면에 있어서의 적어도 할로겐 램프(23)와 대향하는 면에 복사광 흡수 도료인 흑색 도료(27)가 칠해짐으로써, 할로겐 램프(23)로부터 방사된 광에너지가 흑색 도료(27)에 흡수되고, 흑색 도료(27)가 흡수한 열에너지가 금속 부재(28)를 통해 유로관(26)을 구성하는 직선형 관(26a)에 균일하게 전달된다.

한편, 유로관(26)의 유입구(24) 및 유출구(25)는, 각각 각 직선형 관(26a)의 단부에 연통하는 중공 도넛형 부재(29a, 29b)에 의해서 형성되어 있으며, 유입구(24)측의 중공 도넛형 부재(29a)는 통형 용기(22)의 한 쪽 단부측을 관통 삽입하는 순환 관로(15)를 통해 필터(17)측에 접속되고, 유출구(25)측의 중공 도넛형 부재(29b)는 통형 용기(22)의 다른 쪽 단부측을 관통 삽입하는 순환 관로(15)를 통해 세정액 공급 노즐(14)에 접속되고 있다.

또한, 유로관(26)의 유출구(25)측 부근에는, 유체 가열 장치(20)에 의해서 가열되어 유출구(25)로부터 유출되는 세정액(L)의 온도를 검출하는 온도 검출 수단 인 온도 센서(30)가 배치되어 있다. 또한, 할로겐 램프(23)에는, 이 할로겐 램프(23)의 발열량을 조정하는 전류 조정 수단인 전류 조정기(40)가 접속되어 있다. 이들 온도 센서(30)와 전류 조정기(40)는 각각 제어 수단인 중앙 연산 처리 장치(50)[이하 CPU(50)라 함]에 전기적으로 접속되어 있으며, 온도 센서(30)에 의해서 검출된 온도가 CPU(50)에 전달되고, CPU(50)로부터의 제어 신호가 전류 조정기(40) 에 전달되어, 세정액(L)이 소정의 온도, 예컨대 80℃로 제어되도록 구성되어 있다.

한편, 도 2에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 통형 용기(22)의 내벽면에 광 반사 부재(60)를 배치하더라도 좋다. 이와 같이, 통형 용기(22)의 내벽면에 통 형상의 광 반사 부재(60)를 배치함으로써, 할로겐 램프(23)로부터 방사되는 광에너지의 일부를 광 반사 부재(60)로 반사시켜 유로관(26)에 조사하여 열전도할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유체 가열 장치(20)에 따르면, 순환 펌프(16)의 구동에 의해서 내조(11)로부터 오버플로우된 세정액(L)을 순환 관로(15)에 접속하는 유입구(24)를 통해 유로관(26)으로 유동시키는 한편, 할로겐 램프(23)로부터 방사(복사)되는 광에너지가 유로관(26)을 구성하는 복수의 직선형 관(26a)의 각 흑색 도료(27)에 흡수되고, 흑색 도료(27)가 흡수한 열에너지가 금속 부재(28)를 통해 각 직선형 관(26a)에 균일하게 열전도된다. 이에 따라, 세정액(L)은 소정의 처리 온도(80℃)로 가열되어, 세정액 공급 노즐(14)로부터 내조(11) 안의 웨이퍼(W)를 향하여 공급(분사)되어 처리에 쓰이게 된다. 이 때, 유로관(26)으로부터 유출하는 가열된 세정액(L)의 온도가 온도 센서(30)에 의해서 검출되어 CPU(50)에 전달되고, CPU(50)로부터의 제어 신호가 전류 조정기(40)에 전달되어, 세정액(L)이 소정의 온도, 예컨대 80℃로 제어되기 때문에, 세정액(L)의 온도 제어를 확실하게 할 수 있다.

<제2 실시형태>

도 4는 본 발명에 따른 유체 가열 장치의 제2 실시형태를 도시하는 단면도 (a) 및 (a)의 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도(b), 도 5는 제2 실시형태의 유체 가열 장치의 주요부를 도시하는 단면도(a) 및 (a)의 Ⅳ부 확대 단면도이다.

제2 실시형태는, 유로관(26A)을, 할로겐 램프(23)의 동심원 상에서 접촉하는 나선형의 관(70)[이하, 나선관(70)이라 함]으로 형성한 경우이다.

즉, 제2 실시형태의 유체 가열 장치(20A)는 도 4에 도시한 바와 같이, 통형 용기(22)의 중심축부에 설치되는 할로겐 램프(23)와의 사이에 간극을 두고서 할로겐 램프(23)를 포위하는 동시에, 인접한 것끼리 서로 접촉하는 나선형을 이루는 나선관(70)을 구비하고 있다. 이 경우, 나선관(70)의 일단은 통형 용기(22)의 한 쪽의 단 부재(22a)를 관통하여 유체의 유입구(24)를 형성하고, 타단은 통형 용기(22)의 다른 쪽의 단 부재(22b)를 관통하여 유체의 유출구(25)를 형성하고 있다. 이 경우, 나선관(70)을, 할로겐 램프(23)로부터의 복사광을 바깥쪽으로 새게 하지 않을 정도로 서로 근접하여 배열하더라도 좋지만, 가열 효율을 높이기 위해서는, 서로 접촉하여 배열하는 쪽이 바람직하다.

또한, 나선관(70)은 도 5에 도시한 바와 같이, 내약품성이 풍부하고 불산에 의해서 용해되지 않는, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 합성수지제 관 부재로 이루어지는 내장관(71)과, 이 내장관(71)의 외주면에 피복되는 열전도성이 풍부한 재료, 예컨대 알루미늄 혹은 스테인리스제의 관상 금속 부재로 이루어지는 외장관(72)의 이중관 구조로 되어 있다. 또, 나선관(70)은 외장관(72)의 표면에 복사광 흡수 도료인 흑색 도료(27)가 도장 등에 의해서 칠해져 있다.

상기한 바와 같이, 나선관(70)의 표면에 복사광 흡수용의 흑색 도료(27)를 도장함으로써, 할로겐 램프(23)로부터 방사된 광이 흑색 도료(27)에 흡수되어 열에너지로 변환되고, 열전도성의 금속 부재로 이루어지는 외장관(72)을 통해 나선관(70)에 열전도되어 간접적으로 나선관(70) 안을 흐르는 세정액(L)에 균일하고 또한 효율적으로 열전도할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성되는 유체 가열 장치(20A)에 따르면, 할로겐 램프(23)로부터 방사(복사)되는 광에너지가 유로관(26A)을 구성하는 나선관(70)의 각 흑색 도료(27)에 흡수되고, 흑색 도료(27)가 흡수한 열에너지가 금속 부재로 이루어지는 외장관(72)을 통해 내장관(71)에 균일하게 열전도된다. 이에 따라, 세정액(L)은 소정의 처리 온도(80℃)로 가열되어, 세정액 공급 노즐(14)로부터 내조(11) 안의 웨이퍼(W)를 향하여 공급(분사)되어 처리에 쓰이게 된다. 이 때, 제1 실시형태와 같이, 나선관(70)으로부터 유출하는 가열된 세정액(L)의 온도가 온도 센서(30)에 의해서 검출되어 CPU(도시하지 않음)에 전달되고, CPU로부터의 제어 신호가 전류 조정기(도시하지 않음)에 전달되어, 세정액(L)이 소정의 온도, 예컨대 80℃로 제어되기 때문에, 세정액(L)의 온도 제어를 확실하게 할 수 있다.

한편, 제2 실시형태에 있어서, 그 밖의 부분은 제1 실시형태와 동일하기 때문에, 동일 부분에는 동일 부호를 붙여, 설명은 생략한다.

<그 밖의 실시형태>

한편, 상기 실시형태에서는, 본 발명에 따른 유체 가열 장치를 반도체 웨이퍼의 세정 처리 시스템에 적용한 경우에 관해서 설명했지만, 본 발명에 따른 유체 가열 장치는, 반도체 웨이퍼 이외의 피처리체, 예컨대 LCD 기판 등의 피처리체의 세정 처리 시스템에도 적용할 수 있고, 또한, 그 밖의 처리 유체를 이용한 처리 시스템에도 적용할 수 있다. 예컨대, IPA와 N₂ 가스의 혼합 유체(피가열 유체)의 증기를 이용한 IPA 건조 처리 시스템에도 적용할 수 있다.

상기 IPA 건조 처리 시스템은 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 피처리체 인 웨이퍼(W)를 수용하는 처리 용기(80)와, 이 처리 용기(80) 내의 웨이퍼(W)를 향하여 건조용 증기를 공급(분사)하는 증기 공급 노즐(81)과, IPA와 N₂ 가스의 혼합 유체의 증기를 생성하는 본 발명에 따른 유체 가열 장치(20B)와, IPA와 N₂ 가스의 혼합 유체 즉 N₂ 가스 중에 안개 형태의 IPA를 혼합한 혼합 유체를 생성하는 혼합 유체 생성 수단인 2 유체 노즐(82)을 구비하고 있다.

상기 유체 가열 장치(20B)는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 통형 용기(22)의 중심축부에 설치되는 할로겐 램프(23)와의 사이에 간극을 두고서 할로겐 램프(23)를 포위하는 동시에, 인접할 것끼리 서로 접촉하는 나선형의 나선관(70A)을 구비하고 있다. 이 경우, 나선관(70A)의 일단의 유입구(24)는 2 유체 노즐(82)의 토출구(83)에 혼합 유체 공급 관로(84)를 통해 접속되어 있고, 나선관(70A)의 타단의 유출구(25)는 증기 공급 관로(85)를 통해 증기 공급 노즐(81)에 접속되어 있다.

또, 나선관(70A)은 열전도성이 풍부한 스테인리스제의 파이프 부재로 형성되어 있고, 그 표면에는 복사광 흡수용의 흑색 도료(27)가 도장되어 있다[도 7(b) 참조]. 이와 같이 나선관(70A)의 표면에 복사광 흡수용의 흑색 도료(27)를 도장함으로써, 할로겐 램프(23)로부터 조사된 광이 흑색 도료(27)에 흡수되어 열에너지로 변환되어 나선관(70A)을 통해 간접적으로 나선관(70A) 안을 흐르는 유체에 균일하고 또한 효율적으로 가열하여 IPA와 N₂ 가스의 혼합 유체를 증발시켜 증기를 생성할 수 있다.

한편, 통형 용기(22)의 일단측의 측벽에는, N₂ 가스 공급구(86)가 설치되어 있으며, 도시하지 않는 N₂ 가스 공급원으로부터 공급되는 N₂ 가스를 통형 용기(22) 내에 공급함으로써, 통형 용기(22) 안을 N₂ 가스로 퍼지하는 동시에, 외부 분위기, 예컨대 IPA 분위기가 통형 용기(22) 안으로 침입하는 것을 방지할 수 있어, 유체 가열 장치(20B)의 안전성 향상이 도모되고 있다.

한편, 도 6 및 도 7에 도시하는 제3 실시형태에 있어서, 그 밖의 부분은 제1 및 제2 실시형태와 동일하기 때문에, 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

또, 제3 실시형태에 있어서, 유로관(26B)의 표면에 흑색 도료(27)를 도장한 스테인리스제의 나선관(70A)으로 형성한 경우에 관해서 설명했지만, 이 나선관(70A) 대신에, 표면에 흑색 도료(27)를 도장한 직상의 스테인리스제의 관을 할로겐 램프(23)의 동심원 상에 서로 접촉시켜 배치한 구조로 하여도 좋다.

상기 제3 실시형태의 설명에서는 하나의 유체 가열 장치(20B)에 의해서 증기를 생성하는 경우에 관해서 설명했지만, 복수의 유체 가열 장치(20B)를 직렬로 접속하여, 증발시키는 기화부와 증발된 유체를 처리 온도까지 승온하는 승온부를 분담시키도록 하여도 좋다.

한편, 상기 실시형태에서는, 열원 램프에 할로겐 램프(23)를 사용하는 경우에 관해서 설명했지만, 할로겐 램프(23) 대신에, 예컨대 적외선 램프 등의 열복사식 램프를 이용하더라도 좋다.

본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 다음과 같은 우수한 효과를 얻을 수 있다.

(1) 청구항 1에 기재한 발명에 따르면, 열원 램프로부터 방사(복사)되는 광에너지를 복사광 흡수 도료가 흡수하고, 흡수한 에너지가 유로관 안을 흐르는 유체에 열전도되어 유체를 간접적으로 가열할 수 있기 때문에, 피가열 유체의 종류나 성질에 관계없이 피가열 유체를 효율적으로 가열할 수 있는 동시에, 장치의 수명 증대를 도모할 수 있다.

(2) 청구항 2에 기재한 발명에 따르면, 약품을 함유하는 유체에 대해서도 유로관이 부식되는 일이 없기 때문에, 상기 (1)에 더하여, 장치의 수명 증대 및 신뢰성의 향상을 더욱 도모할 수 있다.

(3) 청구항 3에 기재한 발명에 따르면, 복사광 흡수 도료가 흡수한 열에너지가 열전도성 부재를 통해 합성 수지로 형성되는 유로관에 균일하게 열전도되기 때문에, 상기 (1), (2)에 더하여, 가열 효율의 향상을 더욱 도모할 수 있다.

(4) 청구항 4, 5에 기재한 발명에 따르면, 열원 램프로부터 방사되는 광에너지를 각 직선형 관 또는 나선관에 균일하게 부여할 수 있기 때문에, 상기 (1)∼(3)에 더하여, 가열 효율의 향상을 더욱 도모할 수 있다.

(5) 청구항 6에 기재한 발명에 따르면, 열원 램프로부터 방사되는 광에너지가 외부로 새는 것을 방지할 수 있는 동시에, 열원 램프 및 유로관이 외부 분위기에 의해서 받는 영향을 억제할 수 있기 때문에, 상기 (1)∼(4)에 더하여, 광에너지의 유효 이용을 더욱 도모할 수 있는 동시에, 장치의 수명 증대 및 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.

(6) 청구항 7에 기재한 발명에 따르면, 열원 램프로부터 방사되는 광에너지의 일부를 광 반사 부재로 반사시켜 유로관에 조사하여 열전도할 수 있기 때문에, 상기 (5)에 더하여, 가열 효율의 향상을 더욱 도모할 수 있다.

(7) 청구항 8에 기재한 발명에 따르면, 통형 용기 안을 불활성 가스의 분위기로 치환할 수 있는 동시에, 외부 분위기가 통형 용기 안으로 침입하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 상기 (5), (6)에 더하여, 안전성의 향상을 더욱 도모할 수 있다.

(8) 청구항 9에 기재한 발명에 따르면, 유로관 안을 흐르는 유체의 온도를 온도 검출 수단에 의해서 검출하여, 그 검출 온도를 제어 수단에 전달하고, 제어 수단으로부터의 제어 신호에 기초하여 전류 조정 수단을 제어하여 열원 램프의 발열량을 조정하는 동시에, 유체의 가열 온도를 조정할 수 있기 때문에, 상기 (1)∼(7)에 더하여, 유체의 온도 제어를 더욱 확실하게 할 수 있는 동시에, 장치의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.

Claims

열원 램프와, 이 열원 램프를 포위하는 동시에, 일단에 피가열 유체의 유입구를 갖고, 타단에 피가열 유체의 유출구를 갖는 유로관을 구비하는 유체 가열 장치로서,

적어도 상기 열원 램프와 대향하는 유로관의 면에 복사광 흡수 도료가 도포되는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.
제1항에 있어서, 상기 유로관을 내약품성의 합성 수지로 형성하는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.
제2항에 있어서, 상기 유로관의 표면을 피복하는 열전도성 부재를 더 구비하는 동시에, 이 열전도성 부재 상에 상기 복사광 흡수 도료가 도포되는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로관은 열원 램프의 동심원 상에 배열된 복수의 직선형 관의 군으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로관은 열원 램프의 동심 원 상에 나선형의 관으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열원 램프 및 유로관을 포위하는 통형 용기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.
제6항에 있어서, 상기 통형 용기의 내벽면에 배치되는 광 반사 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.
제6항에 있어서, 상기 통형 용기 중에 불활성 가스를 공급하는 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로관 안을 흐르는 유체의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과,

상기 열원 램프의 발열량을 조정하는 전류 조정 수단과,

상기 온도 검출 수단에 의해서 검출된 온도에 기초하여 상기 전류 조정 수단에 제어 신호를 전달하여 상기 유체의 온도를 제어하는 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.