KR20200144560A - 인라인 고순도 케미컬 히터 - Google Patents

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KR20200144560A
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하워드 제이. 베이스
데릭 엘. 새니슬로
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탐 리차즈, 인코포레이티드.
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Abstract

히터 조립체는 상대적으로 얇은 열가소성 도관 및 도관의 외부 주변에 감겨있고 그와 열을 교환하는 저항 와이어 또는 저항 리본을 포함하는 가열된 호스 구조물을 포함한다. 상기 저항 와이어 또는 저항 리본에 의한 도관 표면적의 전체 커버리지는 상기 도관 표면적의 50%이상이므로 상기 저항 와이어 또는 저항 리본은 도관을 보강한다. 비전도성 브레이드 층은 상기 저항 와이어 또는 저항 리본 위에 배치된다. 상기 브레이드 층에 상기 도관에서 누출되는 증기가 스며들 수 있다. 상기 가열된 호스 구조물을 지지하는 지지 부재가 제공된다. 상기 지지 부재는 퍼지 가스가 흐르는 하우징에 수용될 수 있다.

Description

인라인 고순도 케미컬 히터
배경
[0001] 본 발명은 케미컬 히터(chemical heater)에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 현재 시장에서 구할 수 있는 것보다 더 효율적인 비용으로 초순수 화학 물질을 가열하는 방법을 제시하는 새롭게 개선된 인라인(in-line) 고순도 케미컬 히터에 관한 것이다.
[0002] 전통적인 인라인 케미컬 히터에서, 발열체는 나선형 또는 U자형과 같은 컴팩트한 형태로 형성되고 밀봉된 압력용기에 삽입된다. 가열될 유체는 상기 형성된 발열체를 둘러싸는 챔버(chamber) 내에 흐른다. 그 결과, 유체는 발열체 주변의 특정영역에 와류(eddies)를 생성한다. 물론 그러한 와류는 전통적인 인라인 케미컬 히터의 단점이다. 또한, 기존의 인라인 케미컬 히터는 유체 유동경로 내에 정체된 부분이 있는데, 이러한 부분은 단점으로 알려져 있다. 종래의 다른 히터 설계는 과도한 난류영역을 갖는 유체 유동경로를 가지는데 이러한 영역 또한 단점이다.
[0003] 많은 산업에서, 고순도 및/또는 부식성 유체의 온도를 조절하기 위해 열교환기가 사용된다. 예를 들어, 반도체 산업의 마이크로칩 제조공정에서는 실리콘웨이퍼와 마이크로 회로 라인을 에칭 및/또는 세정하는데 사용되는 에칭 및 세정유체의 가열 및 온도조절이 필요하다. 에칭 또는 세정유체의 공정온도와 열용량이 상대적으로 높기 때문에 에칭/세정유체의 온도를 원하는 수준으로 높이고 유지하려면 다소 많은 양의 열이 필요하다. 나아가, 이러한 유체는 본질적으로 부식성이 있기 때문에 폴리테트라플루오로에틸(PTFE, DuPont에서 상표 Teflon®로 판매)과 같은 화학적 불활성 물질 또는 유체를 운반하거나 저항 발열체가 부식되지 않도록 보호하기 위해 또 다른 적절한 폴리머를 사용해야 한다. 화학적으로 불활성임에도 불구하고, PTFE 및 기타 이러한 폴리머는 열전도율이 매우 낮다는 점이 단점이다. 따라서, 그러한 화학적 불활성 물질의 사용은 열원과 가열될 유체 사이의 열전달을 제한한다.
[0004] 도관은 이격된 위치 사이에 액체 및 기체를 운반한다. “도관”이라는 용어는 일반적으로 관형의 연장부재를 지칭하고 일반적으로 호스, 튜브, 파이프 등으로 지칭되는 가요성을 갖는 장치를 포함한다. 이러한 도관은 열가소성 재료로 만들어질 수 있으며 단일벽 또는 다중벽 구조일 수 있으며 보강되거나 보강되지 않을 수 있다. 본 명세서에서 “도관”은 이러한 모든 부재 또는 장치를 포함한다.
[0005] 비용적인 면에서, 이러한 히터 조립체의 가장 비싼 부분은 플루오로폴리머(불소고분자) 또는 이와 유사한 화학적 불활성 열가소성 튜브 재료이다. 따라서, 전체적으로 가열유닛의 비용을 감소시키기 위해 열가소성 튜브의 두께를 줄이는 것이 유리하다. 그러나 튜브의 벽이 너무 얇게 만들어질 경우, 튜브를 통해 흐르며 가열되고 있는 유체가 쏟아져 파열되지 않도록 지지하거나 보강해야한다. 특히 유체가 부식성일 경우, 시스템의 다른 구성요소에 악영향을 미칠 수 있다. 유체 유동경로를 구성하는 비교적 얇은 열가소성 튜브 주위에 저항 가열 와이어 또는 저항 리본을 감아 튜브를 보강할 수 있다. 이러한 구조로, 상기 저항 와이어 또는 저항 리본은 튜브를 통해 흐르는 유체의 열원(heat source)을 공급할 뿐만 아니라 튜브를 보강한다.
[0006] 또한 상기 가열될 유체가 정체된 부분 또는 과도한 난류영역에 위치하지 않고 튜브를 통해 연속적으로 흐르도록 직선관통 유동경로를 이용하는 히터 조립체를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 상기 직선관통 유동경로는 히터 조립체의 길이를 최소화하고 공정 유체를 원하는 온도로 가열하는데 걸리는 유지시간을 줄여준다. 나아가, 히터에 전원이 공급될 때 접지에 연결되도록 설계된 접지면을 히터 조립체에 제공하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 방식으로, 누출발생시, 접지에 전류경로가 제공되어 히터를 차단할 수 있다.
요약
[0007] 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 히터 조립체는 가열될 공정 유체가 흐르는 도관을 통해 0.003 내지 0.045 인치(0.0076 내지 0.1143 cm)의 벽 두께를 갖는 열가소성 도관을 포함하는 가열된 호스 구조물을 포함한다. 저항 와이어 또는 저항 리본은 도관의 외부 주변에 감겨 있고 도관과 열을 교환한다. 상기 저항 와이어 또는 저항 리본에 의한 도관 표면적의 전체 커버리지는 도관 표면적의 적어도 50% 이상이므로 저항 와이어 또는 저항 리본이 도관을 보강하거나 지지한다. 비전도성 브레이드 층(braid layer)이 저항 와이어 또는 저항 리본 위에 배치되는데, 브레이드 층에는 도관에서 누출되는 증기가 스며들 수 있다. 지지 부재는 가열된 호스 구조물을 지지하는데 사용된다.
[0008] 본 발명의 일부 실시예는 히터 조립체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 벽 두께가 0.003 내지 0.045 인치(0.0076 내지 0.1143 cm)인 열가소성 도관을 제공하는 단계를 포함한다. 저항 와이어 또는 저항 리본이 도관 주위에 배치된다. 도관은 저항 와이어 또는 저항 리본에 의해 도관의 외부 표면적의 전체 커버리지가 도관의 외부 표면적의 적어도 50%가 되도록 저항 와이어 또는 저항 리본으로 보강된다. 가열된 호스 구조물을 형성하기 위해 비전도성 브레이드 층은 저항 와이어 또는 저항 리본 위에 배치된다. 가열된 호스 구조물은 지지 부재에 장착된다.
[0009] 이러한 히터 조립체의 한 가지 장점은 열가소성 도관이 상대적으로 얇은 벽을 가짐으로써 도관의 열가소성 재료의 열악한 열전달 특성이 완화된다는 점이다. 동시에, 열가소성 도관은 저항 와이어 또는 저항 리본으로 적절하게 보강되어 쉽게 파열되지 않는다. 또한, 도관에 사용되는 열가소성 수지의 양이 줄어들기 때문에 이러한 히터 조립체의 비용이 절감된다. 더욱이, 브레이드 층은 저항 와이어 또는 저항 리본 위에 배치될 수 있으며, 브레이드 층에는 도관에서 누출되는 증기가 스며들 수 있다. 브레이드 층은 저항 와이어 또는 저항 리본의 전기를 절연하도록 비전도성이다. 나아가, 보강된 열가소성 도관에 의해 직선형 초순수 유동경로가 제공되어 열전달 조립체의 전체 길이를 가능한 한 짧게 하여 가열될 유체와 열가소성 도관 사이의 전도 부분을 최소화함으로써 가열될 유체의 순도를 개선시키고 지연시간을 줄인다.
[0010] 본 발명은 특정 부분 및 부분의 배치시 물리적 형태를 취할 수 있으며, 그 중 몇몇 실시예는 본 명세서에 상세하게 기재되고, 이에 대한 부분은 첨부된 도면에 도시될 것이다.
[0011] 도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 히터 구조물의 횡단면도이다.
[0012] 도 2는 도 1의 상기 히터 구조물을 포함하는 히터 조립체에 대한 축소된 단면도이다.
[0013] 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터 구조물의 일부에 대한 단면도이다.
[0014] 도 4는 본 발명에 따른 히터 구조물의 일부의 상기 다른 실시예에 대한 단면도이다.
[0015] 도 5는 본 발명의 추가 실시예에 따른 히터 조립체의 단면도이다.
[0016] 도 6은 도 5의 히터 조립체의 측면도이다.
[0017] 도 7은 도 6의 히터 조립체의 사시도이다.
[0018] 도 8은 본 발명에 따른 히터 조립체의 또 다른 실시예의 단면도이다.
[0019] 도 9는 추가 구성요소와 함께 예시된 도 8의 히터 조립체의 축소된 측면도이다.
[0020] 도 10은 본 발명에 따른 히터 구조물의 여러 특성에 관한 차트이다. 그리고,
[0021] 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히터 조립체의 단면도이다.
[0022] 도면은 본 발명의 여러 실시예를 예시하기 위한 것일 뿐, 이를 제한하기 위한 목적이 아니다. 도 1은 본 발명에 따른 히터 조립체의 하나의 실시예를 도시한다. 상기 실시예에서 히터 조립체(10)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, DuPont of Delaware 사에서 상표 Teflon®으로 판매), 퍼플루오로알콕시수지(PFA) 또는 플루오르화에틸렌프로필렌(FEP)과 같은 적절한 화학적 불화성 열가소성 재료로 만들어진 튜브 또는 호스(12)와 같은 관형 도관을 포함한다. 이러한 불소중합체는 열에 안정적이며 상대적으로 유연하다. 그러나 불소중합체를 포함하는 도관은 일반적으로 강도가 높지 않다. 이는 도관의 길이가 연장되고 자체 무게를 지탱해야 하는 경우 문제가 된다. 더욱이, 불소중합체 도관의 강도는 도관이 가열 가능한 온도로 상승하면 악영향을 받을 수 있다. 나아가, 이러한 불소중합체 재료는 열전도율이 좋지 않다. 또한, 불소중합체 튜브는 특정 가스, 특히 산성 가스에 대한 투과율을 나타낸다.
[0023] 본 발명의 일부 실시예에서, 도관의 두께는 0.003 내지 0.045인치(0.0076 내지 0.1143cm)일 수 있다. 예를 들어, 튜브 또는 호스(12)의 벽 두께는 0.010 내지 0.030인치(0.025 내지 0.076cm) 또는 더 바람직하게는 0.018 내지 0.020인치(0.046 내지 0.051cm)일 수 있다. 도관(12)에 상대적으로 얇은 벽을 제공함으로써 도관을 통한 열전달을 향상시켜 더 효율적인 히터 조립체를 만들 수 있다. 가열될 공정 유체는 도관(12)을 통해 흐른다. 압출가공될 수 있는 튜브 또는 호스는 유체 유동경로(16) 및 외벽(18)의 경계를 분명히 하는 내벽(14)을 포함한다. 외벽(18) 주위에 감긴 것은 도관(12)과 열전달 관계에 있는 저항 와이어 또는 저항 리본(20)과 같은 가요성을 갖는 발열체이다. 저항 와이어 또는 저항 리본(20)은 도관(12)과 맞물려 도관(12)을 지지하거나 보강한다.
[0024] 열가소성 물질, 특히 불소중합체는 열전달 용도에 사용하기에 그다지 효율적이지 않다. 사실, 불소중합체는 열전달 재료보다는 절연재로서 더 적합하다. 그러나 부식성 화학물질에 대한 불소중합체의 저항성과 청정도는 매우 바람직하다. 결과적으로, 사용하기에 충분한 열을 전달하기 위해 열가소성 튜브 또는 호스의 상대적으로 많은 양의 표면적이 필요하다. 이러한 열가소성 물질은 열을 잘 전달할 수 없기 때문에 저항 코일로 튜브 또는 호스 표면적의 상당 부분을 덮을 필요가 있다. 왜냐하면, 열가소성 물질은 튜브 또는 호스를 통해 흐르는 공정 유체에 열을 전달하는 저항 와이어 바로 아래에 있는 도관의 일부이기 때문이다.
[0025] 튜브 또는 호스(12)의 상대적으로 얇은 벽으로 인해, 튜브의 파열 및 가열된 유체의 방출을 방지하기 위해 열가소성 물질은 저항 와이어 또는 저항 리본으로 보강될 필요가 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 저항 와이어 또는 저항 리본이 튜브를 보강하는 역할을 하도록 저항 와이어 또는 저항 리본에 의해 튜브 또는 호스의 외부 표면적의 전체 커버리지는 튜브 외벽의 표면적의 50%를 초과한다. 저항 와이어 또는 저항 리본에 의해 튜브 또는 호스 외벽의 전체 커버리지는 완성된 가열된 호스 구조물의 튜브 두께와 온도 및 압력 등급에 따라 변경될 수 있다.
[0026] 대부분의 가열된 호스 구조물은 주어진 인가전압에서 원하는 가열 전력을 달성하기 위해 적절한 게이지 및 적절한 합금의 단일 나선형 저항 와이어를 사용한다. 대부분의 히터 조립체의 일반적인 설계 목표는 저항 와이어를 가능한 한 적게 사용하는 것이다. 대조적으로, 본 발명에서는 전형적인 것보다 훨씬 더 많은 저항 와이어가 사용된다. 실제로, 전형적인 가열된 호스 설계와 비교할 때 무게함수로 거의 5배의 저항 와이어가 사용된다. 이것은 어느 정도 까지는 개시된 관형 도관에 사용된 열가소성 재료의 열전달 능력이 좋지 않기 때문이다. 그러나 상대적으로 얇은 벽의 튜브나 호스를 지지하기 위해서는 저항 와이어 또는 리본을 아주 많이 사용해야 한다.
[0027] 때때로, 저항 와이어의 이중 나선구조가 히터 설계에 사용된다. 사용되는 저항 와이어 또는 저항 리본의 나선 수는 필요한 전력 및 전압에 따라 가감될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 비교적 작은 게이지 저항 와이어의 삼중나선구조가 사용된다(도 4참조). 이러한 삼중나선형 저항 와이어 또는 저항 리본은 전형적인 발열체에서 사용할 수 있는 것보다 훨씬 더 많다. 와이어의 수를 늘리고 와이어 사이의 공간을 줄이는 한 가지 이점은 튜브 또는 호스를 따라 열 변화도를 줄여 히터 조립체의 성능을 향상시킨다는 것이다. 예를 들어, 20 게이지(직경 0.32 인치, 0.81 cm) 저항 와이어의 삼중나선구조는 도관 길이의 인치당 5회 내지 7회전의 나선구조(2.54 cm)를 제공한다.
[0028] 상기 언급된 바와 같이, 리본형 저항 와이어가 고려될 수 있는데, 이는 리본형이 상대적으로 얇은 열가소성 튜브의 더 많은 지지 및 커버리지를 제공할 것이기 때문이다. 그러나 이러한 저항 리본은 튜브나 호스에 감는 것이 더 어려울 수 있다. 저항 와이어 또는 저항 리본이 있는 도관 외부 표면적의 50% 내지 70% 커버리지가 장점으로 간주된다. 50%는 도관의 표면적에 걸쳐 와이어 또는 리본의 최소 커버리지 영역이 될 것으로 예상된다. 그러나 적용 범위는 최대 100%일 수 있다. 100% 커버리지를 달성하려면 연속 회전 사이의 단락(shorting)을 방지하기 위해 조립 전에 저항 코일을 산화시켜야 한다. 본 발명의 일부 실시예에서, 저항 와이어 또는 리본의 와트 밀도는 2 w/in2(0.31 w/cm2) 내지 50 w/in2(7.75 w/cm2)일 수 있다. 예를 들어, 와트 밀도는 5 내지 20 w/in2(0/78 내지 3.10 w/cm2)일 수 있다.
[0029] 도 10은 다양한 와이어 크기의 다양한 유형의 와이어링 레이아웃이 있는 표를 보여준다. 미국식 측정 시스템과 미터법 시스템 모두 측정값이 나열되어 있는 표에서, 전력, 전압, 전류, 저항 및 튜브 외경(outer diameter)은 각 예에서 동일하다. 보다 구체적으로, 전력은 2000와트, 전압은 460볼트, 전류는 4.35암페어, 그리고 저항은 105.90옴이다. 튜브 외경은 각 경우에 0.551 인치(1.4 cm)이다. 각 경우에 다른 점은 튜브에 와이어링 되었을 때, 튜브 및 와이어링 조합의 최대 외경(in. 또는 cm)뿐만 아니라, 와이어 또는 리본의 간격, 미국 와이어 게이지 및 패턴(XX는 2개의 와이어를 나타내고 XXX는 3개의 와이어를 나타냄)의 와이어 크기, 와이어 직경(in. 또는 cm), in. 또는 cm 당 옴, 와이어 회전수, 핏치, 튜브영역(in2 또는 cm2), 와트 밀도(w/in2 또는 w/cm2), 코일간의 간격(in. 또는 cm), 권선길이(in. 또는 cm) 및 나선 길이(in. 또는 cm)이다.
[0030] 열전달을 개선하고 상대적으로 벽이 얇은 도관의 지지를 개선하기 위해 다중 평행 나선이 있는 더 작은 직경의 와이어를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 다시 말하면, 와이어의 직경이 클수록 와이어는 튜브 또는 호스의 벽을 약하게 지지하고 튜브 또는 호스를 통해 흐르는 공정 유체에 대한 열전달 영역의 효과가 더 떨어진다. 본 발명의 일부 실시예에서, 와이어는 금속 맨드릴(mandrel)에 감긴 다음 도관에 슬리빙(sleeved)될 수 있다. 이것은 상대적으로 얇은 열가소성 도관 벽이 도관에 와이어를 감는 과정 동안 와이어를 지지할 필요가 없도록 하게 하는데 이점이 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 와이어는 최대 10 게이지(직경 0.102 인치, 0.25 cm) 및 최소 34 게이지(직경 0.006 인치, 0.015 cm)일 수 있다. 일반적으로, 와이어는 19 게이지(0.040 인치, 0.11 cm) 내지 24(0.022 인치, 0.056 cm) 와이어일 것이다.
[0031] 본 발명의 일부 실시예에서, 와이어는 80% 니켈 및 20% 크롬일 수 있거나, 다른 원소 또는 물질을 포함할 수 있는 니크롬 타입 와이어(NiCr)일 수 있다. 이러한 재료는 스웨덴 Sandvik Group의 상표 NIKROTHAL®로 판매된다. Sandvik은 와이어 또는 리본(플랫 와이어) 형태인 니켈-크롬(NiCr) 합금계열에 상표 NIKROTHAL®을 사용한다. 니켈-크롬(NiCr)합금 계열은 다양한 저항 가열 와이어 애플리케이션에 사용된다. 그러나 다른 바람직한 저항 와이어 재료로서 구리-니켈 와이어(CuNi) 또는 철-크롬-알루미늄 와이어(FeCrAl)가 포함될 수 있다. 니크롬은 내화학성이 우수하고 상대적 저항성이 높고 고온에서 안정성이 높다는 점이 장점이다.
[0032] 저항 와이어 또는 저항 리본은 전체 설계의 와트 밀도를 조정함으로써 도관(12)이 녹는 것을 방지할 수 있다. 일반적으로, 와트 밀도는 튜브 표면의 9 내지 17 w/in2(1.40 내지 2.65 w/cm2)일 수 있다. 상기 와트 밀도는 코일과 도관에서 가열되는 공정 유체사이의 정상적인 작동 조건에서 허용 가능한 온도 차이를 생성한다.
[0033] 특정 소프트웨어를 사용하여 발열체, 즉 히팅코일의 온도 상승 속도를 모니터링할 수 있다. 히터 구조물은 도관에 공정 유체 없이 부주의하게 작동될 경우, 발열체 온도가 비정상적으로 빠르게 상승하여 발열체의 정상온도 한계에 도달하기 전에 안정장치를 작동시킨다. 이러한 방식으로 발열체가 단순히 한계온도에서 차단되는 경우, 발열체에 저장된 에너지가 도관을 녹이는 것을 지연시키거나 방지한다.
[0034] 본 발명의 일부 실시예에서, 발열체의 발열정도 및 도관(12)내 공정 유체에서 발생한 열을 제어하기 위하여 가요성을 갖는 발열체의 전력 흐름을 조절하는 온도제어시스템이 제공될 수 있다. 예를 들어, 온도제어시스템은 원할 경우 가열된 호스 구조물에 통합적으로 장착될 수 있다.
[0035] 비전도성 브레이드 층(24)은 접촉관계로 저항 와이어 또는 저항 리본 위에 배치될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 비전도성 브레이드 층은 유리섬유 브레이드일 수 있다. 브레이드 층을 위한 다른 유형의 비전도성 재료도 고려된다. 브레이드 층의 두께는 히터가 설계된 전압에 따라 다소 좌우된다. 브레이드 층의 두께는 0.010 인치(0.025 cm) 이상 0.060 인치(0.152 cm) 이하일 것으로 예상된다. 본 발명의 일부 실시예에서, 브레이드 층은 약 0.015 인치(0.038 cm)의 두께일 수 있다. 브레이드 층은 여러 가지 장점이 있다. 첫째, 브레이드 층은 코일형 와이어 또는 리본이 튜브에 적용될 때 늘어나는 것을 방지하기 위해 조립 중에 저항 와이어 또는 저항 리본에 기계적 지지를 제공한다. 즉, 브레이드 층은 히터 조립체를 제조하는 동안 코일형 저항 와이어 또는 저항 리본을 고정시킨다. 상기 브레이드 층은 열분배 및 도관지지 모두를 위해 저항 와이어의 균일한 간격을 유지하도록 한다. 둘째, 브레이드 층은 중앙 지지대 주변의 코일형 가열된 호스 구조물의 후속 회전으로부터 가열된 호스 구조물 코일의 전기절연을 제공한다. 셋째, 브레이드 층은 손상된 얇은 벽 도관에서 누출되었을 수 있는 모든 공정 유체를 흡수하는 심지 역할을 하여 누출 감지를 한다. 즉, 브레이드 층 또는 브레이드 구성요소는 도관(12)을 통해 공정 유체가 누출되는 경우 지락(ground fault)을 생성하는 수단을 제공한다. 마지막으로, 브레이드 층은 아래 기재내용과 같이 퍼지 가스(purge gas)를 통해 투과물을 쉽게 제거할 수 있는 경로를 제공한다.
[0036] 도 2를 참조하면, 히터 조립체(30)는 가열된 호스 구조물(10)이 감길 수 있는 지지 부재(34)를 포함한다. 보다 구체적으로, 가열된 호스 구조물(10)은 지지 부재(34)의 외부 표면(36) 주위에 감길 수 있을 만큼 충분히 유연하다. 본 발명의 일부 실시예에서, 지지 부재(34)는 실린더와 같은 단단한 부재일 수 있으며, 제1 끝단(40) 및 제2 끝단(42)을 포함한다. 체결구(46)는 지지 부재의 제1 끝단 및 제2 끝단에서 형성된 적절한 보어(bores)로 연장될 수 있다. 지지 부재는 히터 조립체가 사용되는 난방설비의 공간 요건에 따라 원통형이 아닌 다른 기하학적인 모양일 수 있다. 그러나, 가열된 호스 구조물이 최소 굴곡 반경을 가질 필요가 있기 때문에 지지 부재가 반경을 갖는 에지를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 지지 부재(34)는 원형 단면뿐만 아니라 계란형 또는 타원형 단면을 가질 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 지지 부재(34)는 내부 챔버를 포함하도록 속이 비어있을 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 지지 부재(34)상의 가열된 호스 구조물(10)의 코일링은 도관의 루프가 서로 맞닿거나 서로 접촉되게 할 수 있다. 이러한 경우, 브레이드 층(24)은 가열된 호스 구조물회전 사이에 전기절연을 제공할 수 있다.
[0037] 지지 부재(34)는 코어디어라이트(cordierite) 또는 스테타이트(steatite)와 같은 저렴한 세라믹으로 제조될 수 있다. 대안적으로, 지지 부재는 접지면으로도 작용할 수 있는 중공 금속 구조체일 수 있다. 그러나 그러한 중공 부재의 단부는 코일형 히터구조물 위로 퍼지 가스의 흐름을 인도하기 위해 폐쇄될 필요가 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 지지 부재(34)의 직경은 도관 직경의 최소 4배일 수 있다.
[0038] 지지 부재는 하우징 또는 인클로저(50)에 둘러싸일 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 인클로저는 가스와 같은 유체가 한정된 위치를 제외하고 인클로저 안팎으로 흐르는 것을 방지하기 위해 밀봉된 인클로저일 수 있다. 하우징은 제1 단부 캡(52), 제2 단부 캡(54) 및 한 쌍의 단부 캡에 장착되는 환형 측벽(56)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 실시에에서, 하우징은 또한 원통형일 수 있다. 물론 하우징은 애플리케이션의 공간 요건에 따라 다른 모양을 가질 수 있다. 제1 단부 캡(52)에 장착되는 것은 공정 유체가 열가소성 튜브 또는 도관(12)에 유동적으로 연결되어 공정 유체가 그 연결을 통해 그리고 이어서 열가소성 튜브를 통해 흐르도록 하는 공정 유체 주입구 또는 연결부(60)일 수 있다. 그런 다음 공정 유체는 이 보기에서 볼 수 없는 연결을 통해 튜브의 다른 쪽 단부로 흘러나온다.
[0039] 하우징은 열가소성 폴리프로필렌과 같은 적절한 플라스틱 재료로 만들어질 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 하우징은 원한다면 다른 열가소성 수지 또는 코팅된 강철 재료 또는 스테인리스 강철 재료로 제조될 수 있다. 하우징의 주요기능은 히터 조립체를 둘러싸고 열을 줄이기 위해 절연재를 수용할 공간을 제공함과 동시에 퍼지 가스가 하우징을 통해 흐를 수 있도록 하는 것이기 때문에 하우징의 비용은 하우징이 구성되는 재료를 결정하는 데 가장 중요한 요소로 보인다.
[0040] 제1 단부 캡(52)에는 공정 유체 주입구 연결부(66)로부터 이격된 퍼지 유체 주입구 연결부(66)가 장착된다. 제2 단부 캡(54)에는 퍼지 유체 주입구 연결부(68)가 장착된다. 환형 공간 또는 퍼지 챔버(72)는 하우징(50)내에 형성된다. 히터구조물(10)를 통해 투과할 수 있는 임의의 유체를 효과적으로 제거하기 위한 유량은 매우 작을 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 유량은 퍼지 가스의 경우 시간당 0.5 내지 5 표준 입방 피트(0.014 내지 0.142 m3/hr)일 수 있다. 일반적으로, 낮은 유량은 인클로저 또는 하우징(50)을 통한 불화성 퍼지 가스의 경우, 시간당 1 내지 2 표준 입방 피트(0.03 내지 0.056 m3/hr)로 열가소성 열교환 도관 또는 튜브를 통해 투과했을 수 있는 모든 공정 유체를 제거한다. 나아가, 히터설계에서 퍼지 가스의 사용에 관한 내용은 미국특허공보 US4,553,024, US5875283 및 US5919386에서 찾을 수 있다. 이들의 개시 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 코일형 튜브의 외부 표면과 하우징의 내벽 사이의 간격 또는 절연재에 필요한 공간은 매우 작을 수 있다. 절연재의 개방 영역은 튜브에서 누출되는 모든 누출을 효과적으로 제거하기에 충분하다. 따라서 하우징 또는 인클로저(50)는 모든 구성요소를 고정하기 위한 구조적 부재를 제공할 뿐만 아니라 누출감지 및 히터 수명 연장 모두를 가능하게 하는 불활성 환경을 제공한다. 저항 코일 또는 저항 리본에 의해 튜브(12)가 100% 커버되는 경우에도 저항 코일이 튜브를 투과 또는 누출로부터 밀봉하는 것은 아니기 때문에 퍼지가 여전히 효과적인 것으로 보인다.
[0041] 본 발명의 일부 실시예에서, 접지면 또는 접지 부재(80)는 히터구조물(10)을 둘러쌀 수 있다. 추가적으로, 접지면은 적절한 체결부(84)를 통해 지지 부재(34)에 고정될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 접지 부재는 지지 부재와 튜브 사이에 위치할 수 있다. 임의의 잠재적인 고장상태에 대한 반응 시간을 최소화하기 위해 하나 이상의 접지면이 조립체에 제공될 수 있다. 예를 들어, 원할 경우 접지 부재는 여러 튜브 사이에 위치할 수 있다.
[0042] 본 발명의 일부 실시예에서, 절연층(90)이 접지면(80)과 하우징(50)의 내부 벽 사이에 제공될 수 있다. 절연층은 유리섬유와 같은 세라믹 재료일 수 있다. 칼슘실리케이트(calcium silicate), 세라믹섬유(ceramic fiber) 또는 알루미나실리케이트(alumina silicate)와 같은 다른 유형의 절연재도 절연층의 재료일 수 있다. 실제로, 원한다면 실리콘 폼과 같은 고무 재료가 절연재로 사용될 수도 있다.
[0043] 본 발명의 일부 실시예에서, 히터 조립체는 0.5 인치(1.28 cm) 직경의 튜브를 사용하여 분당 1 내지 10 리터의 유량을 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 분당 0.1 내지 1.0 리터의 유량이 0.25 인치(0.635 cm)의 직경을 갖는 튜브에 제공될 수 있다.
[0044] 과열된 상태의 경우, 히터구조물(10)에 대한 전력 차단을 조절할 수 있도록 저항 와이어 또는 저항 리본(20)상에 온도센서를 제공하는 것이 유리할 수 있다. 히터 와이어 또는 리본의 전체 설계의 와트 밀도를 조정함으로써 저항 와이어 또는 저항 리본(20)이 튜브(12)를 녹이는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 상기 언급한 바와 같이, 저항 와이어 또는 저항 리본은 튜브 표면의 약 9 내지 17 w/in2 (59 내지 109.7 w/cm2)를 달성하도록 작동될 수 있다.
[0045] 도 3 및 도 4는 대등한 두 개의 저항 히터 소자 설계를 보여준다. 도 3은 부재번호 122에 단일 나선으로 감겨진 저항 와이어(120)로 감겨있는 도관(112)을 포함하는 히터구조물(110)을 도시한다. 대조적으로, 도 4는 제1, 제2 및 제3 코일(142, 144, 146)을 구비하는 삼중나선구조 코일 형태의 저항 와이어(140)가 감겨진 도관(132)을 포함하는 히터구조물(130)을 도시한다. 저항 또는 히터 와이어(120, 130)는 축을 따라 동일한 길이에 대해 동일한 저항을 가질 수 있다. 따라서 상기 저항 또는 히터 와이어는 각각의 도관(112, 132)을 통해 흐르는 공정 유체에 동일한 양의 열을 제공할 것이다. 그러나, 도 4의 코일 구조물은 도 3의 코일 구조물에 비해 도관과의 접촉 면적이 2배 이상이다. 그러므로 도 4의 저항 와이어 구조물은 도 3의 도관(112)을 지지할 수 있는 저항 와이어(120)보다 도관(132)을 더 잘 지지할 수 있고 도관(132)을 통해 흐르는 공정 유체에 열을 더 잘 전달할 수 있다.
[0046] 도 5를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 가열된 호스 구조물(150)을 포함하는 히터 조립체는 외부 벽(156)을 갖는 지지 부재(154)뿐만 아니라 챔버(160)를 형성하는 내부 벽(158)을 포함할 수 있다. 상기 실시예에서, 지지 부재는 금속 재료로 제조될 수 있고 접지(162)를 형성한다. 또한 상기 실시예에서, 가열된 호스 구조물(150)은 지지 부재(154) 주위에 삼중나선으로 감겨질 수 있고, 그 다음 다시 그 위에 담겨질 수 있다. 보다 구체적으로, 가열된 호스 구조물(150)은 제1 층(즉, 내부 코일 층)(174) 및 제2 층(즉, 외부 코일 층)(176)으로 형성된 제1, 제2 및 제3 코일(166, 168, 170)을 포함한다. 두 개의 층(174, 176)은 공지된 절연재의 필름 또는 시트에 의해 서로 분리될 수 있어 바람직하다. 또한 가열된 호스 구조물(150)을 통해 흐르는 공정 유체를 위한 인렛 매니폴드(inlet manifold)(180) 및 아웃렛 매니폴드(outlet manifold)(182)가 제공된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(190)은 지지 부재(154) 및 지지 부재 주위에 감겨진 가열된 호스 구조물(150)을 둘러싼다. 환형 공간(192)은 지지 부재(154)와 하우징(190)사이에 제공되어 튜브 층(174, 176)을 수용할 뿐만 아니라 퍼지 유체가 하우징(190)을 통해 흐르도록 한다.
[0047] 본 발명의 일부 실시예에서, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 가열된 호스 구조물(210)은 지지 부재(214) 주위에 감겨진다. 상기 실시예에서, 지지 부재는 히터구조물(210)이 감길 수 있는 채널을 형성하는 복수의 이격된 리브(ribs)를 그 주변에 포함하는 고체 소자일 수 있다. 지지 부재의 제1 단부는 제1 베이스 부재(222)에 장착되고 지지 부재의 제2 단부는 제1 베이스 부재(226)에 장착된다. 상기 2개의 베이스 부재(222, 226) 및 지지 부재(214)는 하우징(230)에 고정된다. 하우징은 제1 베이스 부재(222)에 인접하게 위치된 제1 단부 캡(232) 및 제2 베이스 부재(226)에 인접하게 위치된 제2 단부 캡(234)을 포함한다. 하우징(230)의 환형 측벽(236)은 상기 2개의 단부 캡(232, 234)사이에 고정된다. 하우징(230)내에 퍼지 챔버(242)가 형성된다. 하우징(230)내로 연장되는 것은 저항 와이어 또는 저항 리본을 위한 전력 리드(power lead)(248)이다. 도 9를 참조하면, 제1 단부 캡(232)은 퍼지유체 아울렛 매니폴드(258)를 수용하는 제2 단부 캡(234)과 함께 퍼지유체 인렛 매니폴드(256)를 수용하고, 제1 단부 캡(232)에 장착된 것은 공정 유체 인렛 연결부(266)이다. 제2 단부 캡(234)에는 공정 유체 아울렛 연결부(268)가 장착된다.
[0048] 본 명세서에는 지지 부재에 감기는 가열된 호스 구조물이 개시되어 있다. 가열된 호스 구조물은 도관 즉, 임의의 적합한 열가소성 호스 또는 관형 부재, 관형 부재와 열을 교환하는 전기저항요소를 구비하는 히터 장치 및 히터 장치 위에 배치된 브레이드 층을 포함한다. 원한다면, 열가소성 도관의 감지된 온도에 기초하여 히터 장치를 통한 전류의 흐름을 제어하는 열 조절 장치가 또한 제공될 수 있다.
[0049] 도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예가 개시되어 있다. 상기 실시예에서, 가열된 호스 구조물(310)은 하나 이상의 저항 와이어 또는 저항 리본이 감겨진 비교적 얇은 벽의 도관을 포함할 수 있고, 비전도성 브레이드 층은 저항 와이어 또는 저항 리본 위에 배치된다. 일반적으로, 가열된 호스 구조물은 자체적으로 지지할 수 없기 때문에 상기 실시예에서 가열된 호스 구조물을 위한 상이한 유형의 지지 부재(320)가 제공된다. 따라서 가열된 호스 구조물을 잡거나, 지탱하거나, 운반하거나, 받치거나 보강하기 위한 지지 부재가 필요하다. 상기 실시예에서, 지지 부재는 선형으로 연장된 길이의 가열된 호스 구조물이 지지되는 트러프(trough) 등의 형태일 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, 주어진 부피로 패킹될 수 있는 열 교환 영역의 양을 최대화하기 위해서 가열된 호스 구조물을 중앙지지 구조물 주위에 감는 것이 바람직하지만, 특정 응용 분야에서는 연속 직선 길이의 가열된 호스 구조물을 사용하여 바람직한 결과를 얻을 수 있다. 실제로, 원할 경우, 가열된 호스 구조물을 레일과 같은 지지대에 묶을 수 있다. 그러나 지면 또는 부재도 필요할 수 있다.
[0050] 또한, 자체지지형 가열된 호스 구조물을 원할 경우, 얇은 벽 튜브 또는 도관과 그 주위에 감긴 저항 와이어 또는 저항 리본을 하나 이상의 비전도성 브레이드 외층으로 감쌀 수 있다. 여기서 브레이드 층은 가열된 호스 구조물에 충분한 강성을 제공할 수 있을 만큼 충분히 두껍기 때문에 가열된 호스 구조물은 자체적으로 지지할 수 있다. 상기 실시예는 도 11에 예시된 선형 실시예에서와 같이, 가열된 호스 구조물을 위한 접지면이 제공되는 한 가능하다.
[0051] 본 발명은 여러 실시예를 참조하여 설명되었다. 분명히, 본 명세서를 읽고 이해한 후 변경 및 수정을 할 수 있다. 본 발명의 청구범위 또는 그 균등의 범위 내에 있는 한 그러한 모든 수정 및 변경이 가능하다.

Claims (15)

  1. 가열된 호스 구조물; 및
    상기 가열된 호스 구조물을 지지하기 위한 지지 부재;
    를 포함하고,
    상기 가열된 호스 구조물이,
    가열될 공정 유체가 흐르도록 0.003 내지 0.045 인치(0.0076 내지 0.1143 cm)의 벽 두께를 구비하는 열가소성 도관;
    저항 와이어 또는 저항 리본이 상기 도관을 보강 또는 지지하도록 상기 저항 와이어 또는 저항 리본에 의한 상기 도관 표면적의 전체 커버리지가 상기 도관 표면적의 적어도 50% 이상이고, 도관의 외부 주변에 감겨 있으며, 도관과 열을 교환하는 저항 와이어 또는 저항 리본; 및
    상기 도관에서 누출되는 증기가 스며들 수 있고, 상기 저항 와이어 또는 저항 리본 위에 배치되는 비전도성 브레이드 층(braid layer);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 도관이 적어도 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로알콕시수지(PFA) 및 플루오르화에틸렌프로필렌(FEP) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열된 호스 구조물과 접촉하는 접지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 접지 부재가 상기 브레이드 층과 접촉하는 금속박 및 상기 지지 부재의 금속 부분 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 부재가 원형 단면, 계란형(oval) 단면, 또는 타원형(elliptical) 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지지 부재가 내부 챔버(chamber)를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저항 와이어의 직경 또는 상기 저항 리본의 두께가 0.006 인치(0.015 cm) 내지 0.102 인치(0.25 cm) 인 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저항 와이어 또는 저항 리본의 와트 밀도가 2 w/in2(0.31 w/cm2) 내지 50 w/in2(7.75 w/cm2)이고, 더 바람직하게는 5 내지 20 w/in2(0.78 내지 3.10 w/cm2)이며, 가장 바람직하게는 9 내지 17 w/in2(1.40 내지 2.64 w/cm2)인 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이드 층의 두께가 0.010 내지 0.060인치(0.025 내지 0.152 cm)이고, 더 바람직하게는 약 0.015인치(0.038 cm)인 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 부재 및 상기 지지 부재에 의해 지지되는 상기 가열된 호스 구조물을 둘러싸는 하우징으로서, 상기 지지 부재를 수용하는 챔버, 상기 챔버와 통하는 퍼지 유체 인렛(inlet), 상기 챔버와 통하는 퍼지 유체 아울렛(outlet)을 포함하는 하우징;
    상기 가열된 호스 구조물과 통하는 공정 유체 인렛(inlet); 및
    상기 가열된 호스 구조물과 통하는 공정 유체 아울렛(outlet);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 하우징 챔버에 배치되고 상기 하우징 내벽 및 상기 브레이드 층 외부 표면 사이에 위치하는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저항 와이어 또는 저항 리본의 적어도 하나의 나선이 상기 도관 주위에 감겨지는 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열된 호스 구조물의 제1 코일이 상기 지지 부재 주위에 감겨지고 상기 가열된 호스 구조물의 제2 코일에 의해 중첩되는 것을 특징으로 하는 히터 조립체.
  14. 0.003 내지 0.045 인치(0.0076 내지 0.1143 cm)를 구비하는 열가소성 도관 제공하고;
    상기 도관 주위에 저항 와이어 또는 저항 리본을 코일링하고;
    상기 저항 와이어 또는 저항 리본에 의한 상기 도관의 외부 표면적의 전체 커버리지가 상기 도관의 외부 표면적의 적어도 50%가 되도록 상기 저항 와이어 또는 저항 리본으로 상기 도관을 보강하고;
    가열된 호스 구조물을 형성하기 위해 상기 저항 와이어 또는 저항 리본 위에 비전도성 브레이드 층을 배치하고; 그리고
    상기 가열된 호스 구조물을 지지 부재에 또는 지지 부재 위에 장착하는;
    단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 조립체의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 인클로저 내에서 상기 지지 부재에 의해 지지되는 상기 가열된 호스 구조물에 상기 지지 부재를 배치하고; 그리고
    상기 인클로저를 통해 퍼지 유체를 운반하는;
    단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10690280B2 (en) * 2017-09-07 2020-06-23 Goodrich Corporation High efficiency air heater
US20220034549A1 (en) * 2020-07-29 2022-02-03 Tom Richards, Inc. Inline heater

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54129835U (ko) * 1978-03-01 1979-09-08
US4553024A (en) 1983-04-07 1985-11-12 Lufran, Inc. Gas-purged flexible cable-type immersion heater and method for heating highly corrosive liquids
JPS59227541A (ja) * 1983-06-03 1984-12-20 Matetsukusu Kk 自動車のウインドウオツシヤ液加温装置
DE4233676A1 (de) * 1992-10-07 1994-04-14 Ego Elektro Blanc & Fischer Elektrischer Heizkörper für Medien, insbesondere Durchflußerhitzer
JPH0680978U (ja) * 1993-04-27 1994-11-15 ニチアス株式会社 燃料電池用絶縁ホース
US5919386A (en) 1996-06-18 1999-07-06 Lufran Incorporated Purge management system for gas purged immersion heaters
US5875283A (en) 1996-10-11 1999-02-23 Lufran Incorporated Purged grounded immersion heater
JP2001313158A (ja) * 2000-05-02 2001-11-09 Toto Ltd 金属ヒータ及びそれを用いた温水装置
JP4319472B2 (ja) * 2003-06-16 2009-08-26 株式会社クラベ チューブの製造方法
JP2005217317A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
WO2006024715A1 (fr) * 2004-08-03 2006-03-09 Arkema Tube de transport de fluide
DE102007014670A1 (de) * 2007-03-27 2008-10-02 Veritas Ag Beheizbare Leitung
WO2009048470A1 (en) * 2007-10-11 2009-04-16 Tyco Thermal Controls Llc Flexible heated hose and method of manufacture

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