KR20230047408A - 인라인 히터 - Google Patents

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KR20230047408A
KR20230047408A KR1020237006631A KR20237006631A KR20230047408A KR 20230047408 A KR20230047408 A KR 20230047408A KR 1020237006631 A KR1020237006631 A KR 1020237006631A KR 20237006631 A KR20237006631 A KR 20237006631A KR 20230047408 A KR20230047408 A KR 20230047408A
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KR
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purge
assembly
heater
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KR1020237006631A
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데이비드 알 반하르트
하워드 제이 베이스
데일 에이 스미스
Original Assignee
탐 리차즈, 인코포레이티드.
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Abstract

히터 코어를 포함하는 인라인 히터가 제공되며, 그 인라인 히터는 종방향 축선을 따라 축방향으로 연장되고 외부 표면을 포함하는 관형 열 확산기를 포함하는 열 확산기 조립체를 포함한다. 열 확산기 조립체는 유체 입구 및 유체 출구를 포함한다. 적어도 하나의 도관은 유체 입구 및 유체 출구를 유체 연통하게 연결하는 유체 가열 흐름 경로를 형성하도록 유체 입구와 유체 출구 사이에서 열 확산기의 종방향 축선을 중심으로 나선형으로 연장된다. 또한, 열 확산기 조립체는 열 확산기를 가열하기 위한 전기 작동식 가열 요소를 포함한다.

Description

인라인 히터
본 출원은 2020년 7월 29일자로 출원된 미국 특허 가출원 번호 제63/058,280호로부터 우선권을 주장하고, 그 출원일의 이익을 주장하며, 그러한 가출원의 전체 개시 내용은 본 명세서 내에 참조로 명확히 원용된다.
인라인 히터는 잘 알려져 있으며 상업적으로 널리 사용되고 있다. 그러한 히터 및 그 용도의 예시는 미국 특허 번호 제9,562,703호 및 미국 특허 출원 공개 번호 제2019/0323728호에 개시된다. 미국 특허 번호 제9,562,703호 및 미국 특허 출원 공개 번호 제2019/0323728호에 개시된 바와 같은 인라인 히터의 성공에도 불구하고, 개선된 가열 효율, 폭발 저항, 개선된 흐름 통과율, 개선된 퍼지 기능, 및/또는 입구 및 출구 피팅 및 이들의 히터 조립체에 대한 연결의 개선된 구조를 비롯하여 특정 용례에 대해 우수한 전체 성능 및 이점을 제공하는 새롭고 개선된 인라인 히터에 대한 필요성이 확인되었다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 인라인 히터는 히터 코어를 포함하며, 그 히터 코어는 종방향 축선을 따라 축방향으로 연장되고 외부 표면을 포함하는 관형 열 확산기를 포함하는 열 확산기 조립체를 포함한다. 열 확산기 조립체는 유체 입구 및 유체 출구를 포함한다. 적어도 하나의 도관이 상기 유체 입구와 상기 유체 출구를 유체 연통하게 연결하는 유체 가열 흐름 경로를 형성하도록 유체 입구와 유체 출구 사이에서 관형 열 확산기의 종방향 축선을 중심으로 나선형으로 연장된다. 또한, 열 확산기 조립체는 관형 열 확산기를 가열하기 위한 전기 작동식 가열 요소를 포함한다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 액체 히터를 위한 열 확산기 조립체는 종방향 축선을 따라 축방향으로 연장되고 외부 표면을 포함하는 관형 열 확산기를 포함한다. 적어도 하나의 도관이 열 확산기의 종방향 축선을 중심으로 나선형으로 연장된다. 유체 입구 및 유체 출구가 제공되며, 이들 유체 입출구는, 유체 입구와 유체 출구 사이에 상기 적어도 하나의 도관에 의해 유체 가열 흐름 경로가 형성되도록, 적어도 하나의 도관에 의해 유체 연통하게 연결된다. 전기 작동식 가열 요소가 열 확산기를 가열하기 위해 제공된다. 열 확산기는 외부 표면 둘레에 나선형으로 연장되는 적어도 하나의 열 전달 채널을 포함하며, 적어도 하나의 도관은 적어도 하나의 열 전달 채널 내 안착된다. 적어도 하나의 열 전달 채널은 대향하는 제1 및 제2 측벽, 그리고 바닥벽을 포함하고, 적어도 하나의 도관이 제1 및 제2 측벽, 그리고 상기 바닥벽과 접촉한다. 퍼지 매니폴드는 외부에서 열 확산기를 커버하며, 적어도 하나의 도관 주위에서 채널의 벽들과 퍼지 매니폴드 사이에 퍼지 통로가 형성되도록, 적어도 하나의 열 전달 채널을 폐쇄한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따라 제공되는 인라인 히터의 일례를 도시한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 히터 코어 조립체의 부분 분해 사시도를 도시한다.
도 2a는 도 2의 히터 코어 조립체의 일단부의 부분 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 확산기 조립체의 부분 단면 사시도이다.
도 3a는 도 3의 상세 3A의 크게 확대된 도면이다.
도 4는 히터 코어 조립체의 퍼지 매니폴드 부분의 사시도이다.
도 5 및 도 6은 각각 히터 코어 조립체의 퍼지 매니폴드의 상면도 및 저면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 퍼지 매니폴드의 분해 사시도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공된 인라인 히터(10)를 도시한다. 바람직하게는, 히터(10)는 히터 코어 조립체(30)를 수용하는 인클로저(12)를 포함하지만, 인클로저(12)는 특정 실시예에서 선택적으로 생략될 수 있다. 인클로저(12)는 금속성(알루미늄, 스테인리스 스틸 등)일 수 있거나, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 또는 다른 중합체 등의 중합체일 수 있다. 히터(10)는, 가열될 화학물질 또는 다른 액체의 공급물을 수용하는 처리 액체 입구(14) 및 히터(10)에 의해 가열된 액체를 분배하기 위한 처리 액체 출구(16)를 포함한다. 히터(10)는, 히터 코어 조립체(30)의 가열 요소(들)를 구동하기 위해 전력의 공급원과 작동 가능하게 맞물리는 전원 와이어 피팅(18)을 포함하고, 또한 히터 소자, 가열될 액체, 및/또는 히터 코어의 다른 구성요소 또는 내용물의 온도를 감지하는 하나 이상의 온도 센서, 또는 액체 및/또는 퍼지 가스의 존재, 유량 또는 압력을 감지하고 그러한 감지된 상태와 관련하여 가변하는 신호를 각각 출력하는 유체 흐름 센서 또는 압력 센서 등의 센서들과 같은, 인클로저(12)에 위치하는 하나 이상의 센서(SX)로부터 센서 출력 데이터를 수신하는 외부 제어 장치 또는 제어 시스템과 작동 가능하게 맞물리는 센서 와이어 피팅(20)을 포함한다.
또한, 인클로저(12)는 히터(10) 내에 퍼지 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 퍼지 가스 입구 및 히터(10)로부터 퍼지 가스를 배출하기 위한 퍼지 가스 출구를 포함한다. 도시한 실시예에서, 히터(10)는, 질소(N2) 또는 다른 퍼지 가스 등의 퍼지 가스의 공급부와 맞물리기 위한 제1 및 제2 퍼지 가스 입구(22a, 24a)를 포함하며, 제1 및 제2 퍼지 가스 입구(22a, 24a)와 각각 유체 연통하여 퍼지 가스가 히터(10)로부터 배출될 수 있게 하는 제1 및 제2 퍼지 가스 출구(22b, 24b)를 포함한다. 제1 퍼지 가스 입구(22a) 및 제1 퍼지 가스 출구(22b)는, 제1 퍼지 가스 입구(22a)와 제1 퍼지 가스 출구(22b) 사이에 흐르는 퍼지 가스가 인클로저(12)로부터 부식성, 폭발성 또는 기타 유해할 수 있는 원하지 않는 잔류 가스를 플러싱하도록, 인클로저(12)를 통해 흐르는 제1 퍼지 가스 흐름 경로를 통해 유체 연통한다. 유사하게는, 제2 퍼지 가스 입구(24a) 및 제2 퍼지 가스 출구(24b)는, 제2 퍼지 가스 입구(24a)와 제2 퍼지 가스 출구(24b) 사이에 흐르는 퍼지 가스가 히터 코어로부터 부식성, 폭발성 또는 기타 유해할 수 있는 원하지 않는 잔류 가스를 플러싱하도록, 히터 코어 조립체(30)를 통해 흐르는 제2 퍼지 가스 흐름 경로를 통해 유체 연통한다.
히터 코어 조립체(30)("히터 코어"로도 지칭함)의 부분 분해 사시도가 도 2에 제공된다. 히터 코어(30)는, 대향하는 제1 축방향 단부(32a)와 제2 축방향 단부(32b) 사이에서 종방향 축선(LX)을 따라 연장되는 대체로 세장형 관형 구조를 갖는 열 확산기 조립체(32)를 포함한다. 본 명세서에서 도시한 바와 같이, 열 확산기 조립체(32)는, 원형 또는 기타 형상의 내부 직경 및 원형 또는 다른 형상의 외부 직경을 포함할 수 있고, 중공 코어(34)(도 2a 및 도 3 역시 참조)를 포함하는 관형 열 확산기 본체(60)(도 3 역시 참조)를 포함하며, 그 중공 코어(34)는 대향하는 제1 및 제2 축방향 단부(32a, 32b)를 통해 개방되는 내부 공간(34s)을 형성한다. 대안적으로, 열 확산기 조립체(32)는, 외부적으로 또는 내부적으로 타원형, 다각형 또는 기타 형상을 가질 수 있다.
또한, 열 확산기 조립체(32)는 그 열 확산기 조립체(32)의 대향하는 제1 및 제2 개방 단부(32a, 32b) 내에 각각 나사 결합되거나, 기타 방식으로 그들에 연결되어 밀봉하는 제1 및 제2 단부 플러그(40a, 40b)를 포함한다. 제1 및 제2 단부 플러그(40a, 40b)는 금속 또는 고무와 같은 비금속일 수 있다. 바람직하게는, 제2 단부 플러그(40b)는 완전히 중실형(solid)이고 제2 개방 단부(32b)를 차단하는 반면, 제1 단부 플러그(40a)는 그를 통과해 연장되는 중앙 구멍(42)을 포함한다. 밀봉식 정션 박스(sealed junction box)(44)는, 이 밀봉식 정션 박스(44)가 열 확산기 조립체(32)의 내부 공간(34s)과 연통하도록, 제1 단부 플러그(40a)의 중앙 구멍(42)과 나사식으로 또는 기타 방식으로 맞물리는 목부(46)를 포함한다. 밀봉식 정션 박스(44)는, 필요에 따라 전력 및/또는 제어 신호를 내부 공간(34s)에 공급하도록, 그리고 필요에 따라 센서 데이터 및/또는 제어 신호를 내부 공간(34s) 외부로 전송하도록, 정션 박스(44)를 통해 내부 공간(34s) 내로 전원 및/또는 데이터 전도체가 통과하게 하는 하나 이상의 전도체 통로(44p)를 포함한다. 인클로저(12)가 제공되는 경우, 전도체 통로(44p)는 그를 통과해 연장되는 전기 전도체가 전원 와이어 피팅(18) 및 센서 와이어 피팅(20)과 작동 가능하게 연결되도록 한다. 따라서, 내부 공간(34s)은 히터 코어 조립체(30)에 폭발 저항을 제공하도록 제1 및 제2 단부 플러그(40a, 40b)와 정션 박스(44)에 의해 적어도 실질적으로 밀봉된다.
열 확산기 조립체(32)는 열 확산기 조립체(32)를 통해 연장되어 나선형 및/또는 기타 형태로 형성될 수 있는 유체 가열 흐름 경로를 획정하는 하나 이상의 관형 도관(C1, C2, C3)(도 3a와 관련하여 이하에서 상세히 설명)을 포함하는 유체 가열 흐름 경로를 통해 서로 유체 연통하는 제1 및 제2 유체 매니폴드 피팅(50, 52)을 포함한다. 일 실시예에서, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)와 같은 하나 또는 복수의 중합체 튜브(C1, C2, C3) 또는 금속성 튜브와 같은 기타 튜브가, 열 확산기 조립체를 따라 연장되어 그와 열적으로 맞물리는 가열 흐름 경로를 제공하도록, 제1 매니폴드 피팅(50)과 제2 매니폴드 피팅(52) 사이에 연장되어 그들을 유체 연통하게 상호 연결한다. 제1 및 제2 매니폴드 피팅(50, 52)은 관형 도관(C1, C2, C3)의 대향하는 단부들에 각각 연결되고, 그에 따라 제1 및 제2 매니폴드 피팅(50, 52) 중 하나는 열 확산기 유체 입구(54)(본 예에서 제1 매니폴드 피팅(50))로서 기능하는 한편, 제1 및 제2 매니폴드 피팅(50, 52) 중 다른 하나는 열 확산기 유체 출구(56)(본 예에서 제2 매니폴드 피팅(50))로서 기능하여, 가열 흐름 경로를 통해 열 확산기 입구(54)로부터 열 확산기 출구(56)로 흐르는 액체가 열 확산기 조립체(32) 내에서 가열되도록 한다. 가열 흐름 경로의 흐름 방향은 매니폴드 피팅(50, 52)이 열 확산기 출구 및 입구(56, 54)로서 각각 기능하도록 역전될 수 있다. 인클로저(12)가 제공되는 경우, 처리 액체 입구(14)는 열 확산기 입구(54)와 유체 연통하게 연결되고 처리 액체 출구(16)는 열 확산기 출구(56)와 유체 연통하게 연결된다.
도 3은 열 확산기 조립체(32)의 단면도를 제공한다(도 3에서, 가열 요소(90)를 제외한, 내부 공간(34s)에 위치한 구성요소 및 구조체는 서로에 대해 그들의 반경방향 위치를 드러내도록 점진적으로 그리고 축방향으로 오른쪽으로 변위된 반해, 그들의 작동 위치에서는 가열 요소(90)와 축방향으로 정렬된다는 점에 유의). 도 3 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 열 확산기 조립체(32)의 도시한 실시예는 알루미늄 또는 다른 열 전도성 금속 또는 비금속 재료로 형성된 중공 원통 관형 열 확산기 본체 또는 부재(60)를 포함한다. 도시한 실시예에서 원통형이고 내부 직경을 형성하는 열 확산기(60)의 내부 표면(62)은 중공 내부 공간(34s)을 형성한다. 대안적으로, 내부 표면(62)은 다각형, 타원형 또는 다른 형상의 단면 등의 비원통형 단면으로 형성될 수 있다. 열 확산기 조립체(32)의 대향하는 개방 단부(32a, 32b)들은 열 확산기 본체(60)의 대향하는 개방 단부(60a, 60b)들에 의해 각각 형성된다.
열 확산기 본체(60)의 외부 표면(64)은 원통형 또는 다른 형상을 가질 수 있고, 적어도 하나의 열 전달 채널(66)이 종방향 축선(LX)을 따라 축방향으로, 그리고 그를 중심으로 나선형으로 연장되도록, 종방향 축선(LX)을 중심으로 나선형으로 연장되는 적어도 하나의 열 전달 채널(66)을 포함한다. 단일 또는 각각의 열 전달 채널(66)은, 열 확산기(60)의 외부 표면(64)에 의해 형성되거나 기타 방식으로 그에 연결되는 대향하는 제1 및 제2 측벽(68a, 68b)과 바닥 벽(68c)을 포함하고 이들 벽 사이에 형성된다. 도시한 예에서, 열 확산기(60)는, 종방향 축선(LX) 주위에 동축으로 배치되어 서로에 대해 축방향으로 오프셋되거나 병진 이동된 3개의 나선형 채널(66a, 66b, 66c)을 포함하는 다중 나선(삼중 나선) 구조를 형성하기 위해, 서로에 대해 포개어진 3개의 나선형 채널(66a, 66b, 66c)과 같은 복수의 나선형 열 전달 채널을 포함한다. 다중 나선 채널 구조(66)는, 그렇게 배열된 2개, 3개 또는 그 이상의 나선형 채널(66a, 66b, 66c)을 포함할 수 있거나, 단일 나선형 채널(66)이 사용될 수 있다.
도 3a를 특히 참조하면, 유체 가열 흐름 경로를 함께 형성하는 제1, 제2 및 제3 유체 중합체 도관(C1, C2, C3)(전체적으로, 도관 "C")은, 열이 열 확산기(60)로부터, 특히 나선형 채널(66)의 측벽(68a, 68b) 및 바닥벽(68c)으로부터 도관(C1, C2, C3) 내로, 이어서 도관 내에서 운반되는 유체 내로 전달되도록, 제1, 제2 및 제3 나선형 채널(66a, 66b, 66c)내에 각각 설치되고, 해당 채널의 대향하는 측벽(68a, 68b)들 및 바닥벽(68c)과 접촉하여, 열 확산기(60)와 각각 열적으로 맞물린다. 따라서, 도시한 예에서, 복수의 도관(C1, C2, C3)은 상기 복수의 열 전달 채널(68a, 68b, 68c)에 각각 위치하고 그들을 따라 연장된다. 일 실시예에서, 도관(C)은 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)와 같은 내화학성 중합체로 형성되지만, 다른 중합체가 사용될 수 있거나, 스테인리스 스틸 또는 다른 금속관 등의 금속관이 사용될 수 있다. 채널(66)(66a, 66b, 66c)은 외측으로 개방되고, 그에 따라 바닥벽(68c) 반대쪽에 개방 외측 단부를 각각 포함한다. 채널(66) 또는 채널(66a, 66b, 66c)들의 나선 피치는 종방향 축선(LX)을 따라 그리고 전체 축방향 길이를 따라 일정할 수 있지만, 바람직하게는, 채널(66)(들)의 피치는 종방향 축선(LX)에 걸쳐 그리고 축방향 길이에 걸쳐 변하며, 그 변화는 스무스하고 연속적이거나 별개의 불연속 변화일 수 있다. 일 예에서, 제1 피치가 열 확산기 본체(60)의 중앙 영역에 사용(여기서, 채널(66)(들) 및 도관(C1, C2, C3)은, 도관(C1, C2, C3) 내에 열 전달을 향상시키도록, 가열 요소(90)를 둘러쌈)되고, 제2의 더 큰 피치는, 채널(66)의 대향한 축방향 단부들 근처에서 열 확산기 본체(60)의 대향한 축방향 단부들에 인접하여 사용될 수 있으며, 각 채널(66)의 대향한 말단부들은 축선(LX)을 중심으로 부분 또는 완전한 감김(turn)에 걸쳐 순전히 둘레 방향으로 0의 축방향 피치로 연장하여, 아래에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 관형 도관(C1, C2, C3)의 제1 및 제2 매니폴드 피팅(50, 52)과의 맞물림을 용이하게 한다..
퍼지 매니폴드(70)(도 4에 그 자체만을 도시)는, 열 확산기(60)를 외부에서 덮어 채널(66)의 개방 외측 단부를 폐쇄하고, 또한 바람직하게는 측벽(68a, 68b) 및 바닥벽(68c)과 밀접 접촉하도록 도관(C1, C2, C3)을 압축시킨다. 퍼지 통로(72)(도 3a)가 도관(C1, C2, C3)과 채널 벽(68a, 68b, 69c)과 퍼지 매니폴드(70) 사이에 형성되며, 그러한 통로(72)는 도관(C1, C2, C3) 및 채널(66)을 따라 나선형으로 동일 공간에서 연장된다. 그러한 퍼지 통로(74)는 도관(C1, C2, C3)의 벽을 통해 외부로 스며나오는 증기 및 임의의 다른 잔류 화합물을 수집하고, 퍼지 통로(74)는 그로부터 화학 증기를 플러싱하도록 질소 또는 다른 퍼지 가스로 플러싱된다.
도시한 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 퍼지 매니폴드(70)는 그 내부에 형성된 제1 및 제2 축방향 연장 퍼지 분배 채널(78a, 78b)을 포함하는 원통형 알루미늄 본체(76)를 포함할 수 있고, 각각의 분배 채널이 그 길이를 따라 연장되는 개방 슬릿을 각각 포함한다. 따라서, 퍼지 분배 채널(78a, 78b)은 퍼지 분배 채널(78a, 78b)에 형성된 슬릿을 통해 나선형 채널(66)의 퍼지 통로(74)와 유체 연통한다. 퍼지 매니폴드(70)는 제1 퍼지 분배 채널(78a)과 교차하고 그와 유체 연통하는 퍼지 가스 입구 오리피스(80a)를 포함하고, 제2 퍼지 분배 채널(78b)과 교차하고 그와 유체 연통하는 퍼지 가스 출구 오리피스(80b)를 포함한다. 퍼지 가스 입구 및 출구 피팅(82a, 82b)은 각각 퍼지 가스 입구 및 출구 오리피스(80a, 80b)에 삽입되고 열 확산기(60)에 나사 결합되거나 기타 방식으로 그에 연결된다. 퍼지 가스 피팅(82a, 82b)은 퍼지 가스 입구 및 출구 오리피스(80a, 80b) 및 분배 채널(78a, 78b)과 유체 연통하는 반경방향 흐름 통로 또는 기타 흐름 통로를 포함한다. 따라서, 입구 피팅(82a)을 통해 퍼지 가스 입구 오리피스(80a) 내에 도입된 가압 퍼지 가스는 제1 퍼지 분배 채널(78a)을 통해 열 확산기(60)의 퍼지 통로(74) 내로 그리고 그를 통과하여, 외측으로 제2 퍼지 분배 채널(78b) 내로, 이어서 퍼지 가스 출구 오리피스(80b)로 이동하고, 여기서 퍼지 가스가 출구 피팅(82b)을 통해 배출된다. 바람직하게는, 퍼지 매니폴드(70)는 설명한 바와 같이 퍼지 가스를 수용 및 전달할 수 있도록, 퍼지 분배 채널(78a, 78b)을 에워싸도록 PTFE 덮개, 금속성 덮개 및/또는 기타 재료 층(들) 등의 외부 랩(84)에 의해 외부에서 커버된다. 제공된다면, 인클로저(12)가 외부 랩(84)을 덮고, 제2 퍼지 가스 입구(24a) 및 제2 퍼지 가스 출구(24b)는 퍼지 가스 입구 및 출구 피팅(82a, 82b)에 각각 유체 연통하게 연결된다. 배출된 퍼지 가스의 내용물은 히터(10)의 건전성을 평가하기 위해 모니터링되고 테스트될 수 있다. 예를 들면, 배출된 퍼지 가스가 선택한 농도 이상의 화학 증기를 함유하는 경우, 이는 도관(C1, C2, C3)에서의 열화 또는 누출 및/또는 도관(C1, C2, C3)들 중 하나와 매니폴드 피팅(50, 52)들 중 하나 사이에 느슨한 연결을 나타낼 수 있고, 이는 또한 히터(10)를 수리 또는 교체할 필요성을 나타낼 수 있다.
열 확산기 조립체(32)는, 열 확산기(60)가 하나 이상의 도관(C1, C2, C3)에서 흐르는 액체를 가열하도록, 열 확산기(60)에 연결되는 한편 열 확산기(60)를 가열하기 위해 열 확산기(60)와 열적으로 맞물리거나 열적으로 결합되는 적어도 하나의 전기 가열 요소(90)를 포함한다. 도시한 실시예에서, 가열 요소(90)는, 열 확산기(60)를 가열하도록 내부 공간(34s)에 위치하는 한편, 바람직하게는 열 확산기의 내부 표면/내부 직경과 밀접 접촉하고, 그 주위에 완전히 둘레방향으로 연장하는 한편, 열 확산기(60)의 적어도 실질적 대부분을 따라 축방향으로 연장될 수 있는 박막 히터 소자를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 박막 히터 소자(90)와 같은 히터 소자 또는 저항 가열 코일과 같은 임의의 다른 적절한 가열 장치가, 퍼지 매니폴드층(70)을 외부에서 둘러싸거나 및/또는 외부 랩층(84)을 외부에서 둘러싸는 등에 의해 공간(34s)에 대해 외부에 설치 및 위치되거나, 내부 공간(34s) 외부의 다른 곳에서, 열 확산기(60)를 외부에서 둘러싸 그에 연결되어, 열 확산기(60)와 열적으로 맞물림/결합하여 그 열확산기(60)를 가열하도록 된다. 본 명세서에서 도시한 바와 같이, 공간(34s)에 가열 요소(90)만이 제공되는 경우, 히터(10)/열 확산기 조립체(32)는 공간(34s)이 제1 및 제2 단부 플러그(40a, 40b)에 의해 그 대향하는 단부들에서 밀봉되므로, 폭발 저항을 제공한다.
또한, 열 확산기 조립체(32)는, 가열 요소(90)로부터 반경방향 내측으로 위치하고 가열 요소(90)와 동일 공간에 축방향 및 둘레방향으로 연장되는 순응형(compliant) PTFE 외부 하중 분산기(94)를 포함하고, 또한, PTFE 하중 분산기(94)로부터 반경방향 내측으로 위치하고 가열 요소(90) 및 외부 하중 분산기(94)와 동일 공간에 축방향 및 둘레방향으로 연장되는 반강성 알루미늄, 스테인리스강 또는 다른 금속성 내부 하중 분산기(96)를 포함한다. 외부 및 내부 하중 분산기(94, 96)는 히터 소자(90)로부터 열 확산기(60)로 효율적인 열 전달을 보장하도록, 가열 요소(90)를 열 확산기(60)와 접촉하게 반경방향 외측으로 연속적으로 압박하고 유지한다. 박막 히터 소자(90)는 PTFE 함침 유리 섬유 등의 복수의 기판층을 포함할 수 있고, 기판층들 사이에 연장되는 하나 이상의 전기 전도성 가열 트레이스를 포함한다. 도 2a에 도시된 바와 같은 일 예에서, 히터 소자(90)는 하중 분산기(94, 96)에 의해 맞물리지 않도록 하기 위해, 히터 소자(90)로부터 외측으로 돌출하는 히터 소자(90)의 패드(90p) 상에 위치되는 전기 연결부(TE)를 각각 포함하는 3개의 가열 트레이스(T)를 포함하는 3상 히터 소자를 포함한다. 열전쌍 또는 복수의 열전쌍(TC)이 패드(90p) 상에 또는 그와 인접하게 위치하고, 또한 하나 이상의 가열 트레이스 전기 연결부(TE) 상에 또는 그와 인접하게 위치하여, 가열 트레이스(T)의 과열 상태를 감지할 수 있다. 각각의 열전쌍(TC)은 히터 소자(90)가 적어도 소정 시간 기간동안 비활성화되어 냉각이 이루어질 수 있도록, 센서 와이어 피팅(20)을 통해 제어 시스템 또는 장치에 작동 가능하게 연결될 수 있다.
추가적으로, 콜릿 조립체(100)가 공간(34s) 내에서 동축으로 연장된다. 콜릿 조립체는 알루미늄 또는 기타 금속으로 형성되는 관형 콜릿 본체(104)를 통과해 연장하는 스프링 로드(102)를 포함하며, 그 콜릿 본체(104)는 선택적으로 반경방향으로 팽창하여 하중 분산기(94, 96)를 반경방향 외측으로 압박할 수 있도록, 복수의 축방향 연장 슬롯 또는 기타 개구를 포함한다. 보다 구체적으로, 콜릿 조립체(100)는 관형 콜릿 본체(104)와 맞물리는 한편, 스프링 로드(102) 상에 동축으로 위치되어 그와 맞물리는 2개 이상의 콜릿 슬리브 또는 링(106)을 포함한다. 콜릿 링(106)은 콜릿 본체(104)와 맞물리는 테이퍼진 외부 표면을 포함한다. 또한, 스프링(108)이 스프링 로드(102) 주위에 동축으로 배치되고, 조정 너트(110)가 스프링 로드(102) 상에 나사 결합되어 콜릿 링(106)들 중 하나와 맞물린다. 너트(110)가 스프링 로드(102) 상으로 전진되는 경우, 스프링(108)은 부분적으로 압축되고, 적어도 2개의 콜릿 링(106)은 서로를 향하도록 압박되어, 각각의 테이퍼진 외부 표면이 내부 하중 분산기(96)와 견고히 맞대지게 콜릿 본체(104)를 반경 방향 외측으로 압박하여, 히터 소자(90)가 열 확산기(60)에 대해 가압되어 밀접 접촉이 유지되도록 보장한다. 다수의 축방향으로 서로 떨어진 콜릿 링(106)의 사용은, 콜릿 본체(104)(그에 따라 히터 소자(90))에 대한 반경방향 하중이 그 축방향 길이를 따라 균일하도록 보장한다. 스프링(108)은, 사용 중에 열 확산기 조립체(32)의 온도가 변할 때, 콜릿 조립체(100)에 의해 제공되는 반경방향 외향 힘이 유지되는 것을 보장하도록 콜릿 조립체(100)의 열팽창 및 수축을 수용한다.
제1 및 제2 매니폴드 피팅(50, 52)은 도 5 내지 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도시한 실시예에서, 제1 및 제2 매니폴드 피팅(50, 52)은 동일하므로(그러나, 반드시 그럴 필요는 없음) 제1 매니폴드 피팅(50)만이 도 5 내지 도 7에 도시되어 있다. 매니폴드 피팅(52)은 매니폴드 배관(122)이 연결된 중합체 매니폴드 피스(120)를 포함한다. 매니폴드 피스(120) 및 매니폴드 배관(122)은 일체형 구조로서 함께 형성될 수 있거나, 매니폴드 배관이 매니폴드 피스에 연결될 수 있다. 어느 경우든, 매니폴드 피스(120) 및/또는 배관(122)은 PTFE와 같은 중합체 또는 스테인리스강, 알루미늄 또는 기타 금속으로 형성될 수 있으며, 동일한 재료로 이루어질 필요는 없다. 지지 블록 조립체(130)가 알루미늄 또는 기타 금속으로 제조될 수 있으며 매니폴드 피스(120)에 연결되고, 상부 지지 블록(132) 및 하부 지지 블록(134)을 포함하며, 이들 지지 블록은 각각 바람직하게는, 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 기타 금속으로 제조되지만, 대안적으로 PTFE 또는 기타 중합체로 제조될 수 있다. 지지 블록 조립체(130)는 도관(C1, C2, C3)이 매니폴드 피스(120)와 유체 연통하도록 액체 도관(C1, C2, C3)을 매니폴드 피스(120)와 작동 가능하게 연결한다. 특히, 매니폴드 피스(120)는 매니폴드 배관(122)의 내부 유동 통로(126)와 유체 연통하는 내부 1차 유동 통로(124)를 포함한다. 또한, 매니폴드 피스(120)는 1차 유동 통로(124)와 각각 연통하는 한편, 적어도 하나의, 그리고 바람직하게는 해당 지지 블록 유동 통로(136)(136a, 136b, 136c)와 각각 연통하는 하나 이상의 2차 유동 통로(128)를 포함한다. 복수의 지지 블록 유동 통로(136a, 136b, 136c)는 해당 도관(C1, C2, C3)의 개방 단부를 수용 및 유지하여, 그와 유체 연통하도록 구성된다. 일 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 지지 블록(132, 143)은, 도관(C1, C2, C3)이 해당 지지 블록 유동 통로에 배치되고, 그 후에 상부 및 하부 지지 블록(132, 143)이 지지 블록 유동 통로(136) 내의 도관 단부를 밀봉되게 파지하게 연결되도록 선택적으로 분리된다. 지지 블록 조립체(130)는 가열되는 액체의 누출을 방지하도록 지지 블록 조립체(130)에 대해 도관(C1-C3)을 유체 밀봉하는 O링 시일 등과 같은 시일을 작동 가능하게 유지하기 위해 각각의 지지 블록 흐름 통로(136)에 위치한 하나 이상의 시일 유지 홈(130g)을 포함한다. 필요로 하는 것은 아니지만, 하나의 바람직한 실시예에서, 나선형 채널(66a, 66b, 66c) 및 도관(C1, C2, C3)의 개수는 지지 블록 유동 통로(136)(136a, 136b, 136c)의 개수에 대응하고, 또한 바람직하게는 매니폴드 피스(120)의 2차 유동 통로(128)의 개수에 대응한다. 상부 및 하부 지지 블록(132, 134)은 패스너를 사용하여 함께 연결되거나, 상부 및 하부 지지 블록(132, 134)에 각각 제공되는 상호 맞춤 구성요소 등의 임의의 다른 적절한 연결 구조를 사용하여 함께 연결될 수 있다. 본 명세서에서 도시한 바와 같이, 지지 블록(132, 134) 중 하나는 복수의 탭핑 보어(tapped bore)(138a)를 포함하고, 지지 블록(132, 134) 중 다른 하나는 탭핑 보어(138a)와 정합되는 미탭핑 보어(untapped bore)(138b)를 포함하여, 정렬된 보어(138a, 138b) 내에 각각 스크루가 설치되어 상부 및 하부 지지 블록을 서로에 확고하게 고정할 수 있도록 된다.
지지 블록 조립체(130)는 임의의 적절한 연결부를 사용하여 매니폴드 피스(120)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 본 명세서에서 도시한 본 실시예에서, 매니폴드 피스(120)는 제1 및 제2 유지 홈(140a, 140b)을 포함하고, 지지 블록 조립체는 제1 및 제2 유지 그루브(140a, 140b)에 각각 선택적으로 수용되도록 구성되는 제1 및 제2 유지 플랜지(142a, 142b)를 포함한다. 본 실시예에서, 제1 및 제2 유지 플랜지(142a, 142b)는, 상부 및 하부 지지 블록이 도 7에 도시된 바와 같이 분리되는 경우 서로 이격될 수 있고, 상부 및 하부 지지 블록(132, 143)이 함께 연결되는 경우에는 도 5 및 도 6에 도시된 작동 위치로 이동 및 유지될 수 있도록, 상부 및 하부 지지 블록(132, 134)에 각각 제공된다. 이는 상부 및 하부 지지 블록(132, 143)이 분리되는 경우 제1 및 제2 유지 플랜지(142a, 142b)가 유지 홈(140a, 140b)에 각각 삽입 및 설치될 수 있도록 하여, 상부 및 하부 지지 블록(132, 143)이 함께 연결되는 경우 매니폴드 피스(120)가 지지 블록 조립체에 포획되도록 한다.
퍼지 매니폴드(70)(도 4)는 열 확산기에 있어서의 아래에 놓인 나선형 채널(66) 및 도관(C1, C2, C3)으로의 접근을 제공하는 제1 및 제2 매니폴드 설치 개구(72m1, 72m2)를 포함한다. 제1 및 제2 매니폴드 설치 개구(72m1, 72m2)는, 지지 블록 유동 통로(136)가 해당 나선형 채널(66a, 66b, 66c)에 각각 인접하게 놓여 그와 연통하도록, 해당 매니폴드 피팅(50, 52)의 지지 블록 조립체(130)의 일부(구체적으로, 하부 지지 블록(134)의 일부)가 통과해 수용되도록 구성되어, 전술한 바와 같이, 도관(C1, C2, C3)이 지지 블록 유동 통로(136a, 136b, 136c)에 유체 연통하게 연결될 수 있도록 한다(나선형 채널(66) 및/또는 다른 열 확산기(60)는 매니폴드 설치 개구(72m1, 72m2)를 통해 지지 블록 조립체(130)의 일부의 수용을 허용하도록 노치가 형성되거나 기타 방식으로 구성됨). 지지 블록 조립체(130)는 그 둘레 에 걸쳐 완전히 연장되는 돌출 안장 플랜지(projecting saddle flange)(46)를 포함한다. 안장 플랜지(146)는, 도 7에 도시된 바와 같이 하부 지지 블록(134)과 일체형으로 형성될 수 있다. 안장 플랜지(146)는 열 확산기(60) 및 퍼지 매니폴드(70)의 원통형 또는 기타 외부 형상에 정합한다. 개스킷이 안장 플랜지(146)에 의해 압축되도록 안장 플랜지(146)와 퍼지 매니폴드(70)의 외부 표면 사이에 위치할 수 있다. 외부 랩(84)이 제1 및 제2 매니폴드 설치 윈도우(72m1, 72m2)에 제1 및 제2 매니폴드 피팅(50, 52)을 유지하도록 안장 플랜지(146)를 적어도 부분적으로 커버할 수 있거나, 및/또는 패스너가 지지 블록 조립체(130)를 열 확산기(60) 또는 열 확산기 조립체(32)의 다른 부분에 체결함으로써 작동 위치에 매니폴드 피팅(50, 52)을 고정하는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 다수의 실시예를 참조하여 설명되었다. 전술한 개시를 읽고 이해할 시, 수정 및 변경이 다른 사람에게 발생할 수 있다. 이하의 청구범위는 청구범위의 타당성을 유지하면서 그러한 모든 수정 및 변경을 가능한 한 최대한으로 포함하는 것으로 해석하고자 한다.

Claims (25)

  1. 히터 코어를 포함하는 인라인 히터로서:
    상기 히터 코어는, 열 확산기 조립체를 포함하며, 이 열 확산기 조립체는,
    종방향 축선을 따라 축방향으로 연장되고 외부 표면을 포함하는 관형 열 확산기로서, 상기 열 확산기 조립체는 유체 입구 및 유체 출구를 포함하는 것인, 관형 열 확산기; 및
    상기 관형 열 확산기와 맞물리고 상기 유체 입구와 상기 유체 출구를 유체 연통하게 연결하는 유체 가열 흐름 경로를 형성하도록, 상기 유체 입구와 상기 유체 출구 사이에서 상기 관형 열 확산기의 종방향 축선을 중심으로 나선형으로 연장되는 적어도 하나의 도관
    을 포함하고,
    상기 열 확산기 조립체는 상기 관형 열 확산기를 가열하기 위한 전기 작동식 가열 요소를 더 포함하는,
    인라인 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관형 열 확산기는 상기 외부 표면 둘레에 나선형으로 연장되는 적어도 하나의 열 전달 채널을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 도관은 상기 적어도 하나의 열 전달 채널 내 설치되는 인라인 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열 전달 채널은 대향하는 제1 및 제2 측벽, 및 바닥벽을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 도관은 상기 제1 및 제2 측벽, 및 상기 바닥벽과 접촉하는 인라인 히터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열 전달 채널은 상기 관형 열 확산기의 종방향 축선을 따라 변하는 나선 피치를 포함하는 인라인 히터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도관은 복수의 도관을 포함하고, 상기 적어도 하나의 열 전달 채널은 복수의 열 전달 채널을 포함하며,
    상기 복수의 도관은 상기 복수의 열 전달 채널에 각각 위치하고 그들을 따라 연장되는 인라인 히터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 열 전달 채널은 서로에 대해 포개어지는 한편, 상기 복수의 열 전달 채널이 상기 관형 열 확산기의 종방향 축선을 중심으로 동축으로 배치되고 서로에 대해 축방향으로 오프셋되는 다중 나선 구조를 형성하는 인라인 히터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 열 전달 채널은 3개의 열 전달 채널을 포함하고, 상기 복수의 도관은 상기 3개의 열 전달 채널 내에 각각 설치되는 3개의 도관을 포함하는 인라인 히터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열 확산기는 상기 관형 열 확산기에 의해 형성되는 내부 공간을 포함하고, 상기 가열 요소는 상기 내부 공간 내에 위치하는 인라인 히터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열 확산기 조립체가 폭발 저항을 갖도록, 상기 내부 공간의 대향하는 제1 및 제2 개방 단부에 각각 연결되어 그 단부들을 밀봉하는 제1 및 제2 단부 플러그를 더 포함하는 인라인 히터.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 가열 요소는, 상기 내부 공간을 형성하거나 상기 내부 공간의 외부에 위치하여 상기 관형 열 확산기를 외부에서 둘러싸는 상기 관형 열 확산기의 내부 표면과 맞물리는 박막 히터 소자 또는 저항 가열 요소를 포함하는 인라인 히터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가열 요소는 상기 내부 공간에 위치하고 상기 관형 열 확산기의 내부 표면 주위에 완전히 둘레방향으로 연장되는 박막 가열 요소를 포함하고, 상기 열 확산기 조립체는 상기 내부 공간에 위치하고 상기 관형 열 확산기의 내부 표면과 밀접 접촉하도록 상기 박막 히터 소자를 압박하는 콜릿 조립체를 더 포함하며, 상기 콜릿 조립체는:
    스프링 로드;
    상기 스프링 로드가 관통하고, 선택적으로 반경방향으로 팽창 가능한 콜릿 본체;
    상기 스프링 로드 상에 동축으로 위치하고 상기 콜릿 본체와 맞물리는 적어도 2개의 콜릿 링;
    상기 스프링 로드 주위에 동축으로 위치하는 스프링; 및
    상기 스프링 로드와 나사식으로 맞물리는 조정 너트
    를 포함하고, 상기 너트는, 상기 적어도 2개의 콜릿 링을 서로를 향해 압박하고 상기 스프링을 압축하여 상기 적어도 2개의 콜릿 링이 상기 콜릿 본체를 반경방향 외측으로 압박하도록 상기 스프링 로드 상에서 선택적으로 나사식으로 전진하도록 구성되는 인라인 히터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 박막 히터 소자로부터 반경방향 내측으로 위치하고 상기 박막 히터 소자와 둘레방향으로 동일한 공간에 걸쳐 연장되는 외부 중합체 하중 분산기; 및
    상기 외부 중합체 하중 분산기로부터 반경방향 내측으로 위치하고 상기 박막 히터 소자와 둘레방향으로 동일한 공간에 걸쳐 연장되는 내부 금속성 하중 분산기
    를 더 포함하고, 상기 콜릿 조립체는 상기 내부 하중 분산기와 맞물리고, 상기 관형 열 확산기의 내부 표면과 밀접 접촉하도록 상기 박막 히터 소자를 가압하기 위해 상기 내부 및 외부 하중 분산기를 반경방향 외측으로 압박하는 인라인 히터.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 관형 열 확산기를 외부에서 커버하고 상기 적어도 하나의 열 전달 채널을 폐쇄하는 퍼지 매니폴드를 더 포함하여, 퍼지 통로가 상기 적어도 하나의 도관 주위에서 상기 채널의 벽들과 상기 퍼지 매니폴드 사이에 형성되도록 된 인라인 히터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 열 확산기 조립체는 퍼지 가스 입구 및 퍼지 가스 출구를 포함하며, 이들 퍼지 가스 입구와 퍼지 가스 출구는 상기 퍼지 통로를 통해 상기 퍼지 가스 입구로부터 상기 퍼지 가스 출구로 퍼지 가스를 선택적으로 플러싱하기 위해 상기 퍼지 통로와 유체 연통하는 인라인 히터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 퍼지 매니폴드는 상기 퍼지 통로와 유체 연통하는 제1 및 제2 축방향 연장 퍼지 분배 채널을 포함하는 원통형 본체를 포함하고,
    퍼지 가스 입구 피팅 및 퍼지 가스 출구 피팅이 상기 제1 및 제2 퍼지 분배 채널과 유체 연통하는 인라인 히터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 퍼지 분배 채널을 에워싸도록 상기 퍼지 매니폴드를 외부에서 커버하는 외부 랩을 더 포함하는 인라인 히터.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 유체 입구는 제1 매니폴드 피팅을 포함하고 상기 유체 출구는 제2 매니 폴드 피팅을 포함하며, 상기 제1 및 제2 매니폴드 피팅은 복수의 상기 도관과 유체 연통하게 각각 연결되는 복수의 지지 블록 유동 통로를 포함하는 지지 블록 조립체를 각각 포함하는 인라인 히터.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 지지 블록 조립체는 하부 지지 블록과 연결되는 상부 지지 블록을 포함하며,
    상기 상부 및 하부 지지 블록은 그들 사이에서 상기 복수의 도관을 포획하도록 연결되는 인라인 히터.
  19. 제18항에 있어서,
    각각의 지지 블록 유동 통로는 상기 지지 블록 유동 통로에 위치하는 해당 도관을 상기 지지 블록 조립체에 대해 유체 밀봉하는 시일을 유지하는 시일 유지 홈을 포함하는 인라인 히터.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 퍼지 매니폴드는 상기 제1 및 제2 매니폴드 피팅이 각각 위치하는 제1 및 제2 개구를 포함하는 인라인 히터.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 매니폴드 피팅은 상기 외부 랩에 의해 맞물리는 안장 플랜지(saddle flange)를 각각 포함하는 인라인 히터.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 매니폴드 피팅은 상기 지지 블록 유동 통로들 중 적어도 하나와 연통하는 하나 이상의 2차 유동 통로를 포함하는 매니폴드 피스를 더 포함하고,
    상기 매니폴드 피스는 제1 및 제2 유지 홈을 포함하고, 상기 지지 블록은 상기 지지 블록을 상기 매니폴드 피스에 작동 가능하게 연결하도록 상기 제1 및 상기 제2 유지 홈에 각각 수용하는 제1 및 제2 유지 플랜지를 포함하는 인라인 히터.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유지 플랜지는 상기 상부 및 하부 지지 블록 상에 각각 제공되는 인라인 히터.
  24. 액체 히터용 열 확산기 조립체로서,
    종방향 축을 따라 축방향으로 연장되고 외부 표면을 포함하는 관형 열 확산기;
    상기 열 확산기의 종방향 축선을 중심으로 나선형으로 연장되는 적어도 하나의 도관;
    상기 적어도 하나의 도관에 의해 유체 연통하게 연결되는 유체 입구 및 유체 출구로서, 유체 가열 흐름 경로가 상기 유체 입구와 상기 유체 출구 사이에서 상기 적어도 하나의 도관에 의해 형성되도록 하는, 유체 입구 및 유체 출구; 및
    상기 열 확산기를 가열하는 전기 작동식 가열 요소
    를 포함하고, 상기 열 확산기는 상기 외부 표면 주위에 나선형으로 연장되는 적어도 하나의 열 전달 채널을 포함하며, 상기 적어도 하나의 도관이 상기 적어도 하나의 열 전달 채널 내에 설치되고,
    상기 적어도 하나의 열 전달 채널은 대향하는 제1 및 제2 측벽, 및 바닥벽을 포함하며, 상기 적어도 하나의 도관이 상기 제1 및 제2 측벽, 및 상기 바닥벽과 접촉하고,
    상기 열 확산기를 외부에서 커버하고 상기 적어도 하나의 열 전달 채널을 폐쇄하는 퍼지 매니폴드로서, 상기 적어도 하나의 도관 주위에서 상기 채널의 벽들과 상기 퍼지 매니폴드 사이에 퍼지 통로가 형성되도록 하는, 퍼지 매니폴드
    를 더 포함하는 열 확산기 조립체.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 열 확산기는 상기 가열 요소가 위치하는 내부 공간을 포함하는 관형 구조를 포함하는 열 확산기 조립체.
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Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1162537A (en) * 1915-02-02 1915-11-30 John Joseph Yager Compressed-gas heater.
US1534898A (en) * 1924-05-13 1925-04-21 Ludwig L Bluemlein Water heater
US1615166A (en) * 1925-07-10 1927-01-18 Cowles Andrew Eathan Electric water heater
US3551641A (en) * 1968-05-03 1970-12-29 Andrew Truhan Refrigerated intravenous liquid warming device
US3584194A (en) * 1969-05-23 1971-06-08 Aro Corp Fluid heating techniques
US3835294A (en) * 1973-04-06 1974-09-10 Binks Mfg Co High pressure electric fluid heater
US4199675A (en) * 1977-06-23 1980-04-22 Nordson Corporation Electric fluid heater
US4480172A (en) * 1982-06-17 1984-10-30 Henry Ciciliot Electric heat exchanger for simultaneously vaporizing two different fluids
US4465922A (en) * 1982-08-20 1984-08-14 Nordson Corporation Electric heater for heating high solids fluid coating materials
US4797089A (en) * 1987-06-22 1989-01-10 Gary Schubach System control means to preheat waste oil for combustion
US5919386A (en) * 1996-06-18 1999-07-06 Lufran Incorporated Purge management system for gas purged immersion heaters
WO2001002108A1 (en) 1999-07-06 2001-01-11 Semitool, Inc. Fluid heating system for processing semiconductor materials
US6577817B2 (en) * 2001-07-03 2003-06-10 Howard Harris Builder Water heater
DE10234043A1 (de) * 2002-07-26 2004-02-05 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Mikrostrukturapparat zum Erhitzen eines Fluids
US6804965B2 (en) * 2003-02-12 2004-10-19 Applied Integrated Systems, Inc. Heat exchanger for high purity and corrosive fluids
FR2855359B1 (fr) * 2003-05-19 2005-07-01 Seb Sa Dispositif de chauffage d'un liquide pour appareil electromenager, appareil electromenager equipe d'un tel dispositif.
WO2005057090A1 (ja) * 2003-12-10 2005-06-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 熱交換器およびそれを備えた洗浄装置
JP4029092B2 (ja) * 2004-10-26 2008-01-09 日本ピラー工業株式会社 流体用ヒータ及び流体加熱装置
DE102009009790B3 (de) * 2009-02-20 2010-06-17 Schauenburg Hose Technology Gmbh Beheizbarer Schlauch
EP2407069A1 (de) * 2010-07-12 2012-01-18 Bleckmann GmbH & Co. KG Dynamischer Durchlauferhitzer
JP5307780B2 (ja) * 2010-09-13 2013-10-02 東京エレクトロン株式会社 液体加熱ユニット、これを備える液処理装置、および液処理方法
FR2979692B1 (fr) * 2011-09-06 2018-06-15 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de chauffage electrique pour vehicule automobile, et appareil de chauffage et/ou de climatisation associe
CH706695A2 (de) * 2012-06-19 2013-12-31 C3 Casting Competence Ct Gmbh Durchlauferhitzer.
US9562703B2 (en) 2012-08-03 2017-02-07 Tom Richards, Inc. In-line ultrapure heat exchanger
US10132525B2 (en) * 2013-03-15 2018-11-20 Peter Klein High thermal transfer flow-through heat exchanger
US9516971B2 (en) * 2013-03-15 2016-12-13 Peter Klein High thermal transfer flow-through heat exchanger
US20170328651A1 (en) 2016-05-10 2017-11-16 Tom Richards, Inc. Point of dispense heat exchanger for fluids
JP6901722B2 (ja) * 2017-03-30 2021-07-14 東京エレクトロン株式会社 流体加熱器、流体制御装置、および流体加熱器の製造方法
CN108458474A (zh) 2018-02-05 2018-08-28 佛山市海德精工电子科技有限公司 一种液体加热装置
KR20200144560A (ko) * 2018-04-20 2020-12-29 탐 리차즈, 인코포레이티드. 인라인 고순도 케미컬 히터

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