KR20110129854A - 유체 가열 장치 - Google Patents

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Abstract

황산을 베이스로 한 유체를 가열하는 경우에도 가열 효율의 저하를 억제할 수 있는 유체 가열 장치를 제공한다. 본 발명의 유체 가열 장치는 황산을 베이스로 한 약액을 가열하는 유체 가열 장치로서, 석영 등으로 이루어져 투광성을 갖는 내관(3a), 상기 내관 내에 배치된 램프 히터(4), 상기 내관의 외측에 배치된 석영 등으로 이루어져 투광성을 갖는 외관(2), 상기 외관의 양단에 배치된 석영 등으로 이루어져 투광성을 갖는 측판(15a, 15b), 및 상기 외관과 상기 내관 사이에 배치된 광 흡수재로서의 아몰퍼스 카본 파이프(1)를 구비하고, 상기 아몰퍼스 카본 파이프(1)는 상기 외관과 상기 내관 사이에 흐르는 약액에 접촉하도록 배치되어 있다.

Description

유체 가열 장치{FLUID HEATING DEVICE}
본 발명은 유체 가열 장치 등에 관한 것이고, 특히 황산을 베이스로 한 유체를 가열하는 경우에도 가열 효율의 저하를 억제할 수 있는 유체 가열 장치 등에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼를 세정하는 RCA 세정 공정에서는 약액을 사용하여 반도체 웨이퍼나 반도체 웨이퍼에 부착된 이물을 제거하고 있다. RCA 세정 공정에서는 처리의 내용에 의해 사용되는 약액이 다르다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼에 부착된 파티클을 제거하는 경우에는 암모니아 과수가 사용되고, 반도체 웨이퍼에 부착된 금속 이온을 제거하는 경우에는 염산 과수가 사용된다. 암모니아 과수나 염산 과수 등의 약액을 사용하여 반도체 웨이퍼를 세정할 때에는 세정에 사용되는 약액의 온도를 예를 들면 80도 근방까지 상승시킬 필요가 있다.
종래, 약액의 온도를 조절하는 수단으로서는 유체 가열 장치를 사용하는 것에 의해 약액을 가열하여 약액의 온도를 상승시키고 있다. 유체 가열 장치는 예를 들면 할로겐 램프 등의 램프 히터를 사용하고, 이 램프 히터를 석영 유리관에 수용하여 램프 히터에 전류를 흘려보내면서 석영 유리관과 약액을 접촉시켜서 약액을 가열하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또한, 유체 가열 장치는 램프 히터(할로겐 램프)를 가열원으로 하여 상기 대상 약액의 경우 가열의 9할 이상을 복사(방사)로 행하고 있다. 또한, 복사 가열은 단위 면적당 가열 능력이 상당히 크므로 장치의 소형화를 가능하게 하고 있다.
일본 특허 제3847469호(단락 0019~0029)
그렇지만, 가열 대상의 유체가 황산인 경우나 황산을 베이스로 한 유체인 경우에는 할로겐 램프가 발광하는 근적외광의 흡수율이 낮다는 특성(황산의 경우에는 60~70%)이 있다. 이 때문에, 상기 황산 베이스의 약액을 종래의 유체 가열 장치로 가열하려고 하면 석영 유리관과 약액을 투과한 30~40%의 광 에너지가 약액의 외측에 설치된 단열재에 직접 흡수되어 그 열 에너지의 대부분은 외부로 방열되어 버리고, 그 결과 유체 가열 장치의 케이스가 온도 상승되거나 유체가 목표 온도에 도달하지 않을 경우가 있다. 즉, 유체 가열 장치의 가열 효율이 저하된다는 과제가 있다.
본 발명은 상술한 것을 고려하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은 황산을 베이스로 한 유체를 가열할 경우에도 가열 효율의 저하를 억제할 수 있는 유체 가열 장치 등을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 일실시형태에 의한 유체 가열 장치는 황산을 베이스로 한 약액을 가열하는 유체 가열 장치로서, 투광성을 갖는 내관, 상기 내관 내에 배치된 램프 히터, 상기 내관의 외측에 배치된 투광성을 갖는 외관, 상기 외관의 양단에 배치된 투광성을 갖는 측판, 및 상기 외관과 상기 내관 사이에 배치된 광 흡수재를 구비하고, 상기 광 흡수재는 상기 외관과 상기 내관 사이에 흐르는 약액에 접촉하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 유체 가열 장치에 의하면, 내관과 외관 사이에 광 흡수재를 배치함으로써 대류 및 전도 가열을 촉진시킬 수 있다. 상세하게는, 광 흡수재에 광 에너지가 흡수되고 열 에너지로 변환되어 전도 가열에 의해 약액이 가열되므로 황산을 베이스로 한 유체를 가열하는 경우에도 가열 효율의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시형태에 의한 유체 가열 장치에 있어서 상기 내관, 상기 외관 및 상기 측판 각각은 석영으로 이루어지고, 상기 내관 및 상기 외관 각각과 상기 측판은 용접에 의해 접속되어 일체적으로 형성되어 있는 것도 가능하다. 이에 따라, 약액이 누출되는 리스크를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시형태에 의한 유체 가열 장치에 있어서 상기 광 흡수재는 상기 외관과 상기 내관 사이에 흐르는 약액의 유로를 구성하는 것이 바람직하다.
<발명의 효과>
본 발명에 의하면 황산을 베이스로 한 유체를 가열하는 경우에도 가열 효율의 저하를 억제할 수 있는 유체 가열 장치 등을 제공할 수 있다.
도 1(a)는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 종단면을 모식적으로 나타내는 도면, 도 1(b)는 도 1(a)의 A-A'부에 상당하는 횡단면도이다.
도 2는 제 2 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 종단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3(a)는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 종단면을 모식적으로 나타내는 도면, 도 3(b)는 도 3(a)의 B-B'부에 상당하는 횡단면도이다.
도 4(a)는 본 발명의 제 4 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 종단면을 모식적으로 나타내는 도면, 도 4(b)는 도 4(a)의 D-D'부에 상당하는 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 5 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 횡단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 6 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 횡단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 7 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 횡단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 8 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 횡단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유체 가열 장치를 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 1(b)는 도 1(a)의 A-A'부에 상당하는 횡단면도이며, 도 1(a)는 도 1(b)의 a-a'부에 상당하는 종단면도이다. 이 유체 가열 장치는 황산, 황산과 과산화 수소수의 혼합액, 황산과 초산의 혼산 등의 황산을 베이스로 한 약액을 가열하여 온도 조절하기 위한 장치이다. 여기서 말하는 황산을 베이스로 한 약액이란 황산을 50% 이상 포함하는 약액이다.
이하에 유체 가열 장치의 구성에 대해서 설명한다.
도 1(a) 및 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 유체 가열 장치는 원통형 용기로 이루어진 내관(3a)을 갖고, 그 내측에는 가열원으로서 내관(3a)보다 소경의 원통형 할로겐 램프 등의 램프 히터(4)가 동축의 배치로 삽입되어 있다. 또한, 내관(3a)의 외측에는 내관(3a)보다 대경의 원통형 외관(2)이 동축의 배치로 덮여져 있다. 내관(3a) 및 외관(2)은 예를 들면 석영 유리 등의 투광성 재료가 사용되어 있고, 내관(3a) 및 외관(2) 각각과 원판 형상의 측판(15a, 15b)은 용접에 의해 접속되는 일체 구조로 되어 있다. 측판(15a, 15b)은 예를 들면 석영 유리 등의 투광성 재료가 사용되고 있다.
이 외관(2)의 외측에는 단열재(도시 생략)를 배치하고, 예를 들면 PP, PVC 및 PTFE 등의 고온에서도 변형되기 어려운 플라스틱의 케이스(도시 생략)로 덮여져 있다. 이 내관(3a) 및 외관(2) 양자간의 공간은 황산 베이스의 약액의 유로를 형성하고 있다. 램프 히터(4)의 내측에는 예를 들면 할로겐 램프 등의 발광선(5)이 삽입되어 있고, 발광선(5)이 발광하는 광은 내관(3a)을 투과하여 약액에 조사되어 약액의 가열을 행하고 있다.
외관(2)의 둘레벽에는 측판(15a)측에 위치하는 약액의 입구(7) 및 출구(8)가 형성되어 있고, 입구(7)는 하방에, 출구(8)는 상방에 배치되어 있다.
내관(3a)과 외관(2) 양자간에는 약액에 부식되지 않는 유색의 재료로서 예를 들면 아몰퍼스 카본 파이프(1)가 배치되어 있고, 이 아몰퍼스 카본 파이프(1)는 외관(2)의 내측 및 측판(15a)측에 설치된 제 1 유로 칸막이 부재(6a)와 내관(3a)의 외측 및 측판(15b)측에 설치된 제 2 유로 칸막이 부재(6b)의 끼워맞춤에 의해 고정되어 있다. 제 2 유로 칸막이 부재(6b)에는 약액이 빠져나가는 단수 또는 복수개의 관통 구멍(16)이 형성되어 있다. 또한, 제 1 유로 칸막이 부재(6a)와 측판(15a) 사이에는 입구(7)가 위치되어 있고, 제 1 유로 칸막이 부재(6a)와 측판(15b) 사이에는 출구(8)가 위치되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는 약액에 부식되지 않는 유색의 재료로서 아몰퍼스 카본 파이프(1)를 사용하고 있지만, 예를 들면 흑색 등의 유색 석영 유리, 기포가 들어간 유리, SiC, 테플론(등록 상표) 및 폴리이미드 등의 파이프를 사용하는 것도 가능하다. 이때, 아몰퍼스 카본 파이프의 열팽창율은 2~3.4×10-6/℃, 석영 유리의 열팽창율은 5.5×10-7/℃인 바와 같이 재료에 따라 머티리얼 데이터(material data)가 다르므로 온도 변동에 의한 형상의 변화를 고려하는 설계가 필요하게 된다.
내관(3a) 및 외관(2) 양자간의 공간, 아몰퍼스 카본 파이프(1), 제 1 및 제 2 유로 칸막이 부재(6a, 6b)에 의해 화살표로 나타낸 바와 같은 약액의 유로가 형성되어 있다.
이 약액의 유로에 대해서 상세하게 설명한다.
외관(2)의 하방 단부측에 위치하는 입구(7)로부터 들어온 약액은 측판(15a)과 제 1 유로 칸막이 부재(6a) 사이를 통과한 후 내관(3a)과 아몰퍼스 카본 파이프(1) 사이를 통과하고, 제 2 유로 칸막이 부재(6b)의 관통 구멍(16)을 통과하여 외관(2)의 타방 단부측에 위치하는 측판(15b)에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 외관(2)과 아몰퍼스 카본 파이프(1) 사이를 통과하여 외관(2)의 상방 단부측에 위치하는 출구(8)로부터 외부로 나간다. 이와 같은 유로를 형성함으로써 약액이 난류된다.
이어서, 약액의 가열 방법에 대해서 설명한다.
램프 히터(4)의 발광선(5)이 발광하는 광이 내관(3a)을 투과하고, 그 투과 광이 내관(3a)과 아몰퍼스 카본 파이프(1) 사이를 통과하는 약액에 조사됨으로써 약액이 복사 가열된다. 이때, 복사 가열에 이용되지 않고 약액을 투과해버리는 일부의 광이 아몰퍼스 카본 파이프(1)에 조사됨으로써 아몰퍼스 카본 파이프(1)가 가열되고, 이 가열된 아몰퍼스 카본 파이프(1)에 접촉되어 있는 약액은 열전도에 의해 가열된다. 다시 말해, 외관(2)과 아몰퍼스 카본 파이프(1) 사이를 통과하는 약액, 및 내관(3a)과 아몰퍼스 카본 파이프(1) 사이를 통과하는 약액 양자는 아몰퍼스 카본 파이프(1)로부터의 열전도에 의해 가열된다. 이와 같이 하여 가열된 약액이 출구(8)로부터 외부로 나간다.
이상, 본 발명의 제 1 실시형태에 의하면 내관(3a)과 외관(2) 양자간에 아몰퍼스 카본 파이프(1)를 배치함으로써 약액의 유로를 형성하고 있다. 이 때문에, 약액의 유속을 빠르게 하고 또한 난류로 하는 것이 가능해지고 대류 및 전도 가열을 촉진시킬 수 있다. 상세하게는, 황산을 베이스로 한 약액을 유체로 한 경우 30~40%의 광 에너지가 외관(2)의 외측에 배치된 단열재에 흡수되어버리는 종래의 유체 가열 장치에 비해 아몰퍼스 카본 파이프(1)에 광 에너지가 흡수되어 열 에너지로 변환되고 전도 가열에 의해 약액이 가열되는 본 실시형태의 유체 가열 장치쪽이 가열 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 광 흡수율이 낮은 황산 베이스의 약액에 있어서도 가열 효율을 최대한으로 끌어낼 수 있음과 아울러 유체 가열 장치의 케이스의 온도 상승을 억제할 수 있고 약액을 목표 온도로 도달시키는 것도 용이하게 된다.
또한, 내관(3a) 및 외관(2) 각각과 원판 형상의 측판(15a, 15b)을 용접에 의해 접속하는 일체 구조로 함으로써 약액이 누출되는 리스크를 저감할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 종단면을 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 1(a)와 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 다른 부분에 대해서만 설명한다. 또한, 도 2는 도 1(b)의 a-a'부에 상당하는 종단면도이다.
외관(2)의 내측 및 측판(15a)측에 설치된 제 3 유로 칸막이 부재(6c)에는 나사 홈이 형성되어 있다. 또한, 내관(3a)과 외관(2) 양자간에 배치된 아몰퍼스 카본 파이프(1)는 그 일단에 나사 홈이 형성되어 있다. 그리고, 이 아몰퍼스 카본 파이프(1)의 일단이 제 3 유로 칸막이 부재(6c)에 나사고정됨으로써 내관(3a)과 외관(2) 사이에 아몰퍼스 카본 파이프(1)가 고정되어 있다.
또한, 제 3 유로 칸막이 부재(6c) 및 아몰퍼스 카본 파이프(1)의 일단에 형성된 나사 홈은 아몰퍼스 카본 파이프(1)를 내측으로 하여 고정하는 내측 나사 타입이어도 좋고, 아몰퍼스 카본 파이프(1)를 외측으로 하여 고정하는 외측 나사 타입이어도 좋다.
이상, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 종단면을 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 3(b)는 도 3(a)의 B-B'부에 상당하는 횡단면도이고, 도 3(a)는 도 3(b)의 b-b'부에 상당하는 종단면도이다. 또한, 도 3은 도 1과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 도 1과 동일 부분의 설명은 생략한다.
도 3(a) 및 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 유체 가열 장치는 2개의 내관(3a)을 갖고 있고, 2개의 내관(3a) 각각에는 램프 히터(4)가 삽입되어 있다. 외관(2)의 내측이고 또한 2개의 내관(3a)의 상측과 하측에는 약액에 부식되지 않는 유색의 재료로 이루어진 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b)이 배치되어 있다.
측판(15a) 및 외관(2)의 내측에는 고정용 부재(12)가 설치되어 있고, 이 고정용 부재(12)에 의해 하측의 아몰퍼스 카본 판(10b)이 고정되어 있다. 또한, 측판(15b) 및 외관(2)의 내측에는 고정용 부재(12)가 설치되어 있고, 이 고정용 부재(12)에 의해 상측의 아몰퍼스 카본 판(10a)이 고정되어 있다.
유체의 입구(7)는 측판(15a)측에 위치하는 외관(2)의 하방 둘레벽에 형성되어 있고, 유체의 출구(8)는 측판(15b)측에 위치하는 외관(2)의 상방 둘레벽에 형성되어 있다.
또한, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b)은 램프 히터(4)를 사이에 두고 평행하게 배치되어 있다. 그 때문에 램프 히터(4)로부터 발광되는 광이 아몰퍼스 카본 판에 차단되지 않고 외관(2)에 도달하는 개소가 있다. 이 개소인 외관(2) 및 측판(15a, 15b)의 외측에는 광 반사판(11)이 설치되어 있다. 이에 따라, 램프 히터(4)로부터 발광되는 광이 광 반사판(11)에 의해 반사되고, 그 반사광이 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b)에 흡수되어 열 에너지로 변환된다.
내관(3a) 및 외관(2) 양자간의 공간 및 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b)에 의해 도 3(a)의 화살표로 나타낸 바와 같은 약액의 유로가 형성되어 있다.
이 약액의 유로에 대해서 상세하게 설명한다.
외관(2)의 하방 단부측에 위치하는 입구(7)로부터 들어온 약액은 외관(2)과 하측의 아몰퍼스 카본 판(10b) 사이를 통과하여 외관(2)의 타방 단부측에 위치하는 측판(15b)에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 하측의 아몰퍼스 카본 판(10b)과 상측의 아몰퍼스 카본 판(10a) 사이를 통과하여 외관(2)의 일방 단부측에 위치하는 측판(15a)에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 외관(2)과 상측의 아몰퍼스 카본 판(10a) 사이를 통과하여 외관(2)의 상방 단부측에 위치하는 출구(8)로부터 외부로 나간다. 이와 같은 유로를 형성함으로써 약액이 난류된다.
이어서, 약액의 가열 방법에 대해서 설명한다.
램프 히터(4)의 발광선(5)이 발광하는 광이 내관(3a)을 투과하고, 그 투과광이 상측의 아몰퍼스 카본 판(10a)과 하측의 아몰퍼스 카본 판(10b) 사이를 통과하는 약액에 조사됨으로써 약액이 복사 가열된다. 이때, 복사 가열에 이용되지 않고 약액을 투과해버리는 일부의 광이 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b)에 조사됨과 아울러 광 반사판(11)에 의해 반사된 반사광이 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b)에 흡수된다. 이에 따라, 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b)이 가열되고, 이 가열된 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b)에 접촉하고 있는 약액이 열전도에 의해 가열된다. 다시 말해, 외관(2)과 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b) 각각의 사이를 통과하는 약액, 및 상측의 아몰퍼스 카본 판(10a)과 하측의 아몰퍼스 카본 판(10b) 사이를 통과하는 약액 양자는 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b)으로부터의 열전도에 의해 가열된다. 이와 같이 하여 가열된 약액이 출구(8)로부터 외부로 나간다.
이상, 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b) 및 광 반사판(11)을 설치함으로써 광 반사판(11)에 의해 램프 히터(4)가 발광하는 광을 반사시키고, 그 반사광을 아몰퍼스 카본 판(10a, 10b)이 열 에너지로 변환하고 있다. 이에 따라, 램프 히터(4)에 의한 복사 가열 이외에 대류 및 열전도로 유체를 가열하는 것이 가능해진다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 종단면을 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 4(b)는 도 4(a)의 D-D'부에 상당하는 횡단면도이고, 도 4(a)는 도 4(b)의 d-d'부에 상당하는 종단면도이다. 또한, 도 4는 도 1과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 도 1과 동일 부분의 설명은 생략한다.
도 4(a) 및 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 유체 가열 장치는 3개의 내관(3b, 3c, 3d)을 갖고 있고, 각각의 내관(3b, 3c, 3d)에는 램프 히터(4)가 삽입되어 있다. 외관(2)의 내측에는 내관(3b, 3c, 3d)을 서로 칸막이하는 아몰퍼스 카본 판(10c, 10d, 10e)이 배치되어 있다. 아몰퍼스 카본 판(10c, 10d, 10e) 각각은 외관(2)의 내측에 설치된 고정용 부재(12), 측판(15a, 15b) 각각에 설치된 고정용 부재 및 외관(2)의 중심축에 배치된 중심축 부재(12a)에 의해 고정되어 있다.
상세하게는, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 도면 중 하측의 아몰퍼스 카본 판(10e)은 측판(15a) 및 외관(2)의 내측에 고정되어 있고, 도면 중 상측의 아몰퍼스 카본 판(10c)은 측판(15b) 및 외관(2)의 내측에 고정되어 있고, 도면 중 중심의 아몰퍼스 카본 판(10d)은 측판(15a)으로부터 측판(15b)을 횡단하여 측판(15a, 15b) 및 외관(2)의 내측에 고정되어 있다.
유체의 입구(7)는 측판(15a)측에 위치하는 외관(2)의 하방 둘레벽에 형성되어 있고, 유체의 출구(8)는 측판(15b)측에 위치하는 외관(2)의 상방 둘레벽에 형성되어 있다.
또한, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이 램프 히터(4)로부터 발광되는 광이 아몰퍼스 카본 판(10c, 10d, 10e)에 차단되지 않고 외관(2)에 도달하는 개소가 있다. 이 개소의 외관(2) 및 측판(15a, 15b)의 외측에는 광 반사판(11)이 설치되어 있다. 이에 따라, 램프 히터(4)로부터 발광되는 광이 광 반사판(11)에 의해 반사되고, 그 반사광이 아몰퍼스 카본 판(10c, 10d, 10e)에 흡수되어 열 에너지로 변환된다.
내관(3a) 및 외관(2) 양자간의 공간 및 아몰퍼스 카본 판(10c, 10d, 10e)에 의해 도 4(a)의 화살표로 나타낸 바와 같은 약액의 유로가 형성되어 있다.
이 약액의 유로에 대해서 상세하게 설명한다.
외관(2)의 하방 단부측에 위치하는 입구(7)로부터 들어온 약액은 외관(2)과 아몰퍼스 카본 판(10d, 10e)에 의해 형성된 공간을 통과하여 외관(2)의 타방 단부측에 위치하는 측판(15b)에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 외관(2)과 아몰퍼스 카본 판(10c, 10e)에 의해 형성된 공간을 통과하여 외관(2)의 일방 단부측에 위치하는 측판(15a)에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 외관(2)과 아몰퍼스 카본 판(10c, 10d)에 의해 형성된 공간을 통과하여 외관(2)의 상방 단부측에 위치하는 출구(8)로부터 외부로 나간다. 이와 같은 유로를 형성함으로써 약액이 난류된다.
이어서, 약액의 가열 방법에 대해서 설명한다.
램프 히터(4)의 발광선(5)이 발광하는 광이 내관(3b, 3c, 3d)을 투과하고, 그 투과광이 외관(2)의 내측을 통과하는 약액에 조사됨으로써 약액이 복사 가열된다. 이때, 복사 가열에 이용되지 않고 약액을 투과해버리는 일부의 광이 아몰퍼스 카본 판(10c, 10d, 10e)에 조사됨과 아울러 광 반사판(11)에 의해 반사된 반사광이 아몰퍼스 카본 판(10c, 10d, 10e)에 흡수된다. 이에 따라, 아몰퍼스 카본 판(10c, 10d, 10e)이 가열되고, 이 가열된 아몰퍼스 카본 판(10c, 10d, 10e)에 접촉하고 있는 약액이 열전도에 의해 가열된다. 이와 같이 하여 가열된 약액이 출구(8)로부터 외부로 나간다.
이상, 본 발명의 제 4 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 5 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 횡단면을 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 1(b)과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 다른 부분에 대해서만 설명한다.
아몰퍼스 카본 파이프(1)의 내측에는 3개의 내관(3a~3c)이 외관(2) 내에 배치되어 있고, 이들 내관(3a~3c) 각각은 램프 히터가 삽입되어 있다.
이 약액의 유로에 대해서 상세하게 설명한다.
외관(2)의 하방 단부측에 위치하는 입구(7)로부터 들어온 약액은 측판과 제 1 유로 칸막이 부재 사이를 통과한 후 내관(3a~3c)과 아몰퍼스 카본 파이프(1) 사이를 통과하고 제 2 유로 칸막이 부재의 관통 구멍을 통과하여 외관(2)의 타방 단부측에 위치하는 측판에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 외관(2)과 아몰퍼스 카본 파이프(1) 사이를 통과하여 외관(2)의 상방 단부측에 위치하는 출구(8)로부터 외부로 나간다. 이와 같은 유로를 형성함으로써 약액이 난류된다.
상기 제 5 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 6 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 횡단면을 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 4(b)와 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 다른 부분에 대해서만 설명한다.
도 4(b)에 나타낸 유체 가열 장치에서는 3개의 내관(3b~3d)을 외관(2) 내에 배치하고 있는 것에 대해, 도 6에 나타낸 유체 가열 장치에서는 4개의 내관(3b~3e)을 외관(2) 내에 배치하고 있다는 점이 다르다. 4개의 내관(3b~3e)을 배치함에 따라 4장의 아몰퍼스 카본 판(10c~10f)에 의해 약액의 유로가 형성된다.
이 약액의 유로에 대해서 상세하게 설명한다.
외관(2)의 하방 단부측에 위치하는 입구(7)로부터 들어온 약액은 외관(2)과 아몰퍼스 카본 판(10f,10e)에 의해 형성된 공간을 통과하여 외관(2)의 타방 단부측에 위치하는 측판(15b)에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 외관(2)과 아몰퍼스 카본 판(10e,10d) 및 외관(2)과 아몰퍼스 카본 판(10f, 10c)에 의해 형성된 공간을 통과하여 외관(2)의 일방 단부측에 위치하는 측판(15a)에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 외관(2)과 아몰퍼스 카본 판(10d,10c)에 의해 형성된 공간을 통과하여 외관(2)의 타방 단부측에 위치하는 측판(15b)에 도달하고, 외관(2)의 상방 단부측에 위치하는 출구(8)로부터 외부로 나간다. 이와 같은 유로를 형성함으로써 약액이 난류된다.
상기 제 6 실시형태에 있어서도 제 4 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 7 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 횡단면을 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 3(b)와 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 다른 부분에 대해서만 설명한다.
도 3(b)에 나타낸 유체 가열 장치에서는 2개의 내관(3a)을 외관(2) 내에 배치하고 있는 것에 대해, 도 7에 나타내는 유체 가열 장치에서는 4개의 내관(3b~3e)을 외관(2) 내에 배치하고 있다는 점이 다르다. 4개의 내관(3b~3e)을 배치함에 따라 3장의 아몰퍼스 카본 판(10a~10c)에 의해 약액의 유로가 형성된다.
이 약액의 유로에 대해서 상세하게 설명한다.
외관(2)의 하방 단부측에 위치하는 입구(7)로부터 들어온 약액은 외관(2)과 하측의 아몰퍼스 카본 판(10c) 사이를 통과하여 외관(2)의 타방 단부측에 위치하는 측판(15b)에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 하측의 아몰퍼스 카본 판(10c)과 중앙의 아몰퍼스 카본 판(10b) 사이를 통과하여 외관(2)의 일방 단부측에 위치하는 측판(15a)에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 중앙의 아몰퍼스 카본 판(10b)과 상측의 아몰퍼스 카본 판(10a) 사이를 통과하여 외관(2)의 타방 단부측에 위치하는 측판(15b)에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 외관(2)과 상측의 아몰퍼스 카본 판(10a) 사이를 통과하여 외관(2)의 상방 단부측에 위치하는 출구(8)로부터 외부로 나간다. 이와 같은 유로를 형성함으로써 약액이 난류된다.
상기 제 7 실시형태에 있어서도 제 3 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 8 실시형태에 의한 유체 가열 장치의 횡단면을 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 1(b)와 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 다른 부분에 대해서만 설명한다.
아몰퍼스 카본 파이프(1)의 내측에는 4개의 내관(3b~3e)이 외관(2) 내에 배치되어 있고, 이들 내관(3b~3e) 각각에는 램프 히터가 삽입되어 있다.
이 약액의 유로에 대해서 상세하게 설명한다.
외관(2)의 하방 단부측에 위치하는 입구(7)로부터 들어온 약액은 측판과 제 1 유로 칸막이 부재 사이를 통과한 후 내관(3b~3e)과 아몰퍼스 카본 파이프(1) 사이를 통과하고 제 2 유로 칸막이 부재의 관통 구멍을 통과하여 외관(2)의 타방 단부측에 위치하는 측판에 도달하고, 역방향으로 되돌아 흘러 외관(2)과 아몰퍼스 카본 파이프(1) 사이를 통과하여 외관(2)의 상방 단부측에 위치하는 출구(8)로부터 외부로 나간다. 이와 같은 유로를 형성함으로써 약액이 난류된다.
상기 제 8 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러가지 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
1: 아몰퍼스 카본 파이프 2: 외관
3a, 3b, 3c, 3d, 3e: 내관 4: 램프 히터
5: 발광선 6a: 제 1 유로 칸막이 부재
6b: 제 2 유로 칸막이 부재 6c: 제 3 유로 칸막이 부재
7: 유체의 입구 8: 유체의 출구
10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f: 아몰퍼스 카본 판
11: 광반사판 12: 고정용 부재
15a, 15b: 측판 16:관통 구멍

Claims (3)

  1. 황산을 베이스로 한 약액을 가열하는 유체 가열 장치로서:
    투광성을 갖는 내관과,
    상기 내관 내에 배치된 램프 히터와,
    상기 내관의 외측에 배치된 투광성을 갖는 외관과,
    상기 외관의 양단에 배치된 투광성을 갖는 측판과,
    상기 외관과 상기 내관 사이에 배치된 광 흡수재를 구비하고;
    상기 광 흡수재는 상기 외관과 상기 내관 사이에 흐르는 약액에 접촉하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내관, 상기 외관 및 상기 측판 각각은 석영으로 이루어지고, 상기 내관 및 상기 외관 각각과 상기 측판은 용접에 의해 접속되어 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광 흡수재는 상기 외관과 상기 내관 사이에 흐르는 약액의 유로를 구성하는 것을 특징으로 하는 유체 가열 장치.
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