TW201308484A - 液體加熱器 - Google Patents
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Abstract
本發明防止急速地將液體加熱的液體加熱器的機器本體的過熱等。液體加熱器1包括：供液體通過的加熱用液體流路2，配置在上述加熱用液體流路2的外側的加熱部3，與上述加熱部3的熱輻射側相向而配置的熱反射部(反射板4)，及使冷卻介質向上述熱反射部的反射面的背面側流通而對上述熱反射部進行冷卻的冷卻部5，藉此利用熱反射部將未被液體吸收的輻射熱反射，而防止加熱器本體或周邊構件受到輻射熱變得高溫從而造成燒損或熔損，進而利用冷卻部5將反射輻射熱的熱反射部冷卻，由此將加熱器本體或周邊構件維持為規定溫度以下。
Description
本發明是有關於一種對液體急速加熱的液體加熱器。
在半導體製造中的抗蝕劑剝離步驟中，大多情況下是對作為清洗液的硫酸等的溶液進行加熱而在高溫下使用。尤其在使用以對硫酸溶液進行電解而獲得的過硫酸(過氧二硫酸及過氧一硫酸)作為有效成分的硫酸電解液，並藉由單片式清洗機進行晶圓的抗蝕劑剝離的情況下，必須將硫酸電解液自約100℃急速地加熱至清洗機中的使用溫度即180℃~200℃左右(以5秒~10秒程度)。作為該加熱中所使用的裝置，提出了使用近紅外線加熱器的急速加熱器。(參照專利文獻1)
一般來說，傳熱的原理有(1)傳導、(2)對流、(3)輻射。急速加熱器中必須短時間內傳遞熱。為了在短時間內對固定流量的流體傳遞熱，而必須縮短機器內滯留時間，而一旦如此則無法獲取大的傳熱面積，因而利用(1)傳導或(2)對流這樣的傳熱方式無法傳遞充分的熱量。因此，上述急速加熱器中採取自近紅外線加熱器發出光，並直接使流體中的分子、此處使硫酸或水分子吸收光的方式。而且，為了縮短液滯留時間，要將液體流路的厚度抑制得小。
普通的加熱裝置中，利用隔熱材料覆蓋外部以將熱封入在內部，從而將內部保持高溫而提高熱效率。根據圖13
來說明該概略情況。
在加熱用液體流路100的外側配置著近紅外線加熱器101，在近紅外線加熱器101的相反側配置著隔熱材料102。自近紅外線加熱器101輸出的熱線朝向加熱用液體流路100照射，流經加熱用液體流路100的硫酸電解液藉由輻射熱而急速加熱，從而自加熱用液體流路100流出高溫的硫酸電解液。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2010-060147號公報
此處，尚未由硫酸電解液所吸收的熱線(heat ray)會通過加熱用液體流路而向外部洩漏。然而，加熱用液體流路的內容積小，從而有效傳熱面積小，因而近紅外線加熱器的輻射傳熱中，由隔熱材料捕獲的熱無法有效地傳遞至流體，從而隔熱材料的溫度上升而達到高溫。若在該狀態下持續運轉，則會導致超過隔熱材料的耐熱溫度而裝置熔損等的事故。而且，若未經隔熱便直接放射，則會存在設置著急速加熱裝置的框體(通常為氯乙烯(vinyl chloride)樹脂製)會變得高溫的問題。
本發明為解決上述課題，其目的在於提供一種液體加熱器，在以輻射熱提供高熱的方式的急速加熱器中，機器本體或周邊構件不會受到輻射熱而變得高溫從而造成燒損或熔損，從而能夠安全地連續運轉。
亦即，本發明的液體加熱器中的第1本發明的特徵在於：包括：加熱用液體流路，供加熱用液體通過；加熱部，配置在上述加熱用液體流路的一側，且以熱放射方向與上述通液的方向交叉的方式朝向上述加熱用液體流路可進行熱放射；熱反射部，配置於上述加熱用液體流路的另一側；及冷卻部，對上述熱反射部進行冷卻；
上述冷卻部包括冷卻用冷卻介質流路，該冷卻用冷卻介質流路使冷卻介質向上述熱反射部的反射面的背面側流通，且藉由上述冷卻介質對上述熱反射部進行冷卻。
第2本發明的液體加熱器在上述第1本發明中，在上述冷卻用冷卻介質流路的導入側與排出側分別連接著外部冷卻介質流路，在上述排出側的上述外部冷卻介質流路上插設著對上述冷卻介質進行冷卻的第2冷卻部。
第3本發明的液體加熱器在上述第1本發明或第2本發明中，上述加熱用液體流路包含二重管，在上述二重管的內管的內側配置著一個或二個以上的上述加熱部，在上述二重管的外管的外側配置著上述熱反射部，進而在上述熱反射部的外側配置著上述冷卻部。
第4本發明的液體加熱器在上述第1本發明至第3本發明中的任一發明中，上述冷卻部包括壓縮泵，該壓縮泵將作為冷卻介質的空氣壓縮後對上述冷卻用冷卻介質流路吹入，在上述壓縮泵的吹出側與上述冷卻用冷卻介質流路的入口側之間，具有獲取周圍的空氣的空氣獲取部。
第5本發明的液體加熱器在上述第4本發明中，在上
述外部冷卻介質流路上，具有將由該外部冷卻介質流路送出的空氣朝向上述壓縮泵側送風的空氣風機。
第6本發明的液體加熱器在上述第1本發明至第3本發明中的任一發明中，上述加熱用液體流路將液體導入側設為下方、液體排出側設為上方而沿縱方向配置，且上述液體加熱器包括外部冷卻介質流路，該外部冷卻介質流路連接於上述冷卻用冷卻介質流路的液體導入側且插設著送出作為冷卻介質的液體的泵；進而在上述外部冷卻介質流路上具有繞過上述泵的冷卻介質旁路，在該冷卻介質旁路上具有閥，該閥在上述外部冷卻介質流路中的通常送液期間關閉，在上述外部冷卻介質流路中的送液停止或送液不良期間打開。
第7本發明的液體加熱器在上述第1本發明至第6本發明中的任一發明中，上述加熱用液體為70℃~120℃，在上述加熱用液體流路上通液的期間升溫至小於140℃~220℃的沸點。
第8本發明的液體加熱器在上述第1本發明至第7本發明中的任一發明中，上述加熱用液體流路的熱放射方向的厚度為10 mm以下。
根據本發明，具有如下效果：對尚未被液體吸收的輻射熱進行反射，防止加熱器本體或周邊構件受到輻射熱而變得高溫從而造成燒損或熔損，進而藉由對反射輻射熱的反射部進行冷卻而將加熱器本體或周邊構件維持為規定溫
度以下。
以下對本發明的實施形態進行說明。
圖1是概念性地說明本發明的液體加熱器1的圖，以下進行說明。
液體加熱器1是一邊流通硫酸電解液一邊對其進行急速加熱而用於清洗未圖示的電子材料基板的裝置，硫酸電解液是將硫酸電解而獲得。硫酸電解液是藉由將65質量%(質量百分比)~96質量%的硫酸溶液設為10℃~90℃的液溫，在將至少設陽極為金剛石電極的電極間電解而獲得，然後預備加熱至90℃~120℃，上述硫酸電解液在液體加熱器1中急速(例如0.5秒~10秒)且高溫(例如140℃~220℃)地加熱以供清洗。
液體加熱器1具有扁平的加熱用液體流路2，相對於加熱面的縱深為10 mm以下(較理想的是1 mm~5 mm)。在該加熱用液體流路2的扁平面外側將近紅外線加熱器3作為加熱部而配置。另外，關於加熱部只要可放出輻射熱即可，本發明中未限定為特定的加熱部。例如，並未將紅外線限定於近紅外區域，進而亦可使用利用微波(microwave)的部分等。
將反射板4相對於液體加熱器1的熱輻射側相向而配置。反射板4相當於本發明的熱反射部。反射板4的反射面朝向上述熱輻射側，而在其背面側配置著冷卻部5。
在加熱用液體流路2中流通著硫酸電解液，此時自近
紅外線加熱器3放出輻射熱線。熱線被照射至在加熱用液體流路2內流動的硫酸電解液，且由硫酸電解液所吸收，從而將硫酸電解液急速加熱。而且，熱線的一部分未被硫酸電解液所吸收而通過加熱用液體流路2，一部分被反射板4所吸收，而其他熱線由反射板4反射後對加熱用液體流路2內的硫酸電解液進行再次加熱。藉此，可提高硫酸電解液的熱線的吸收率。另外，若隔著近紅外線加熱器3而在加熱用液體流路2的相反側進而配置未圖示的第2反射板，則可將由近紅外線加熱器3向反射板4的相反側放出的熱線、以及由上述反射板4反射而未被硫酸電解液吸收並到達未圖示的第2反射板的熱線的一部分，進而由第2反射板反射。
反射板4雖藉由吸收熱線的一部分而加熱，但亦藉由冷卻部5中導入的冷卻介質而冷卻從而抑制過度的升溫，並維持規定溫度以下。即，藉由設置熱的散放部位，而可避免反射板以及周圍的構件的溫度過度地上升。
另外，冷卻中具代表性的有(1)空氣冷卻、(2)水冷、(3)空氣水冷此三個方式。其中，本發明的冷卻的方式並不限定於該些。
(1)空氣冷卻為使用空氣作為冷卻介質的方式。
(2)水冷為使用水作為冷卻介質的方式。
(3)空氣水冷為使用空氣作為冷卻介質且利用水將該空氣冷卻而循環使用空氣的方式。特徵為以下所示。
(1)空氣冷卻：具有來自裝置的排氣風量變大的缺
點，但裝置構成簡單。
(2)水冷：具有裝置緊湊而可減小設置面積的優點，但必須設法在冷卻水的供給異常停止時使冷卻水不會沸騰。
(3)空氣水冷：在排氣風量小且有效使用量的方面有利，且不用擔心會沸騰，但裝置構成複雜而設置面積增大。
因上述各方式如上述般具有利害得失，故需要根據狀況而選擇適當方式。以下，對採用各冷卻方式的液體加熱器的例進行說明。
(1)空氣冷卻方式
對空氣冷卻方式的一實施形態的液體加熱器10進行說明。液體加熱器10整體呈圓筒形，如圖2(a)所示在中心部設置圓柱狀的近紅外線加熱器11，並依次向外而同心狀地配置剖面環狀的加熱用液體流路12、圓筒狀的反射板13、圓筒狀的外部保護管15。
加熱用液體流路12由包含二重管構造的外管以及內管之間的間隙而形成。加熱用液體流路12的流路厚度(內徑外徑差)較理想的是設為1 mm~5 mm。
在反射板13與外部保護管15之間，確保供作為冷卻介質的空氣通風的通氣路徑14，通氣路徑14相當於本發明的冷卻用冷卻介質流路，且構成本發明的冷卻部的一部分。另外，該形態中將加熱用液體流路12設為剖面環狀，但亦可設為在剖面圓周上配置著多個加熱用液體流路的構成。
而且，圖2(b)表示液體加熱器20的變更例，對與圖2(a)相同的形態附上相同的符號。
液體加熱器20藉由圓筒的管路而在中心部具有圓柱狀的加熱用液體流路21，在該加熱用液體流路21的外周側，將多個圓柱狀的近紅外線加熱器22沿圓周上配置。在配置著該近紅外線加熱器22的圓周的外周側，依序同心狀地配置著圓筒狀的反射板13、圓筒狀的外部保護管15。大型的加熱器(液流量多的情況下)中，必須增多加熱器數量，從而有時無法在中心部配置加熱器。該情況下，如圖2(b)所示，有效的是在加熱用液體流路21的外周側配置加熱器。
該形態中，亦在反射板13與外部保護管15之間確保通氣路徑14。另外，圓柱狀的加熱用液體流路21中，為了自外周均等加熱，較理想的是將其流路寬度設為10 mm以下(更理想的是設為1 mm~5 mm)。
另外，上述反射板13的材質例如可使用在石英板中塗覆金而成的材質。金在各種金屬中反射率極高。然而，若溫度變得很高則蒸氣壓增高，從而會昇華(揮散)。由此，有必要保持為適當溫度。雖亦可使用金以外的金屬，但亦需要進行相同的考慮。
其次，以圖2(a)的液體加熱器10為例，根據圖3(a)對具有上述通氣路徑14的冷卻部的構成進行說明。圖3(a)是貫穿圖2(a)、圖2(b)中近紅外線加熱器11的IIIa-IIIa線端面圖。
如圖3(a)所示，液體加熱器10以軸方向設為大致上下方向而配置，在反射板13與外部保護管15之間具有上下貫通的間隙，該間隙成為通氣路徑14。在通氣路徑14的下部的導入側，配置著將通氣路徑14內設為吹出方向的空氣噴嘴16，該空氣噴嘴16上連接著空氣流路16a。自空氣流路16a、空氣噴嘴16以及空氣噴嘴16的空氣吹出部分至通氣路徑14的空間構成本發明的外部冷卻介質流路。
另外，如圖4所示空氣噴嘴16可使用如下類型的噴嘴，即，將壓縮空氣用作動力，捲入周邊的空氣而增大風量。其中，只要高效地吹入空氣即可，並不限定於該形式。
在利用壓縮空氣的形態中，藉由壓縮空氣向通氣路徑14內的吹入，而自位於空氣噴嘴16的空氣吹出部分與通氣路徑14之間的空間外周側抽入周圍的空氣並大量地導入至通氣路徑14內，從而將反射板13冷卻。已將反射板13冷卻的空氣自通氣路徑14的上方側向周圍空間排出。因此，空氣噴嘴16的周圍空間作為本發明的空氣獲取部而發揮功能。另外，亦可構成為在空氣噴嘴16的周圍設置與通氣路徑14連通的幕簾(curtain)等作為空氣獲取部，而更確實地獲取空氣。
其次，以圖2(b)的液體加熱器20為例，在圖3(b)中表示具有上述通氣路徑14的冷卻部的構成。圖3(b)是貫穿圖2(a)、圖2(b)中近紅外線加熱器11的IIIb-IIIb線端面圖。
液體加熱器20將軸方向設為大致上下方向而配置，在
反射板13與外部保護管15之間具有上下貫通的間隙，該間隙成為通氣路徑14。在通氣路徑14的下部的導入側，配置著將通氣路徑14內設為吹出方向的空氣噴嘴16，該空氣噴嘴16上連接著空氣流路16a。
根據圖5對將液體加熱器10設置在框體17內的例進行說明。另外，圖5中根據圖3(a)、圖3(b)，簡略記載液體加熱器10的構造。
在框體17的下方部設置著百葉窗17a，在框體17的上方部設置著排氣部17b，在與排氣部17b連接的排氣路徑17c上連接著排氣風機18。藉此，在框體17內，藉由排氣風機18的動作而自百葉窗17a吸入冷卻用空氣的大半，使該空氣一邊通過框體17內，一邊通過排氣部17b、排氣路徑17c而向框體17外排出。較理想的是，如上述般使用壓縮空氣來作為用於將該空氣通過反射板13與外部保護管15之間的通氣路徑14的動力。通常，排氣路徑17c可由氯乙烯樹脂管形成，耐熱性(常用溫度)達到45℃為止。因此，必須利用藉由壓縮空氣的動作而發揮功能的空氣獲取部來將大量的空氣吸入至通氣路徑14從而降低排氣溫度。
(2)水冷方式
其次，根據圖6(a)、圖6(b)以及圖7對冷卻部設為水冷方式的液體加熱器進行說明。
在圖6(a)所示的液體加熱器30中，在中心部具有圓柱狀的近紅外線加熱器31，在其外周側依序同心狀地配
置由二重管的管之間的間隙而形成的剖面環狀的加熱用液體流路32、圓筒狀的反射板33、剖面環狀的水冷套34。水冷套34供冷卻水通過，相當於本發明的冷卻部。另外，亦可各別地製作反射板33與水冷套34，且以兩者接觸的方式配置，還可在水冷套34的內側鍍敷反射性物質、例如金等而構成反射板33。反射板33相當於本發明的熱反射部。
圖6(b)所示液體加熱器40表示水冷方式的變更例。另外，對與圖6(a)相同的構成附上相同的符號進行說明。
液體加熱器40在中心部具有由圓筒管路而形成的加熱用液體流路41，在該加熱用液體流路41的外周側，將多個圓柱狀的近紅外線加熱器42沿著圓周上而配置。在配置著該近紅外線加熱器42的圓周的外周側同心狀地配置圓筒狀的反射板33、水冷套34。
其次，以圖6(a)的液體加熱器30為例，根據圖7對具有上述水冷套34的冷卻部的構成進行說明。圖7是貫穿圖6(a)中近紅外線加熱器31的VII-VII線端面圖。
如圖7所示，加熱器30中，在反射板33的外周側密接配置著水冷套34。在水冷套34的下部，連接著外部冷卻水路35的送出側，在水冷套34的上部連接著外部冷卻水路35的送回側。外部冷卻水路35相當於本發明的外部冷卻介質流路。藉由設置在外部冷卻水路35的未圖示的泵使冷卻水循環，由此可在水冷套34內流通冷卻水，從而可對反射板33進行冷卻。
因水的每單位體積的熱容量比空氣大，故能夠以小流量排除相同熱量。該點雖為優點，但缺點是有因故障等原因而在停止冷卻水供給時水冷套內的水沸騰從而導致故障之虞。為了防止該情況，必須設法增大水冷套、使水冷套內的水的保有量充分大或者利用其他方法使水循環。若增大水冷套則裝置變重，且在裝置的處理方面極為不便。
因此，例如考慮設為包括圖8所示的安全機構的構成。圖8中簡略表示液體加熱器30的構成。
亦即，在外部冷卻水路35插設冷卻水槽36並且在冷卻水槽36的下游側插設泵37。冷卻水槽36設置於比液體加熱器30高的位置。而且，外部冷卻水路35中，將繞過上述泵37的冷卻水旁路38設置在冷卻水槽36的下游側，在冷卻水旁路38插設閥39。閥39在冷卻水正常流經外部冷卻水路35時關閉，在因泵37的故障或停電等而冷卻水未被供給至水冷套34或送液量異常減少時打開。閥39的開閉可根據流經外部冷卻水路35的冷卻水的水量、水壓而動作，而且可藉由控制部的控制等而動作。在控制部的控制中，可對流經外部冷卻水路35的冷卻水的水量等進行檢測，並根據其檢測結果來進行控制。而且，可設置如下機構等，即，在通常的通電狀態下將閥39關閉，若因停電而通電突然中斷，可藉由施力構件等將閥打開，例如可選定全開(full open)的閥。
藉此，若送液不良，則打開閥39，進而在水冷套34內溫度上升的冷卻水會因浮力而上升，通過冷卻水旁路38
後利用自然循環而可使冷卻水循環。在循環水量少的情況下，亦可自水冷套34下部吹入空氣以增大浮力。在空氣的供給亦停止的情況下，即便水冷套34內的水的一部分沸騰，因藉由沸騰而大的浮力發揮作用，故只要冷卻水槽36內有水便可循環。即，利用流路的下降側與上升側的水的密度差。重要的是在冷卻水槽中確保充分量的水。
上述構成中，若持續運轉則冷卻水槽36的溫度會上升，因而可隨時將冷卻水自外部送入冷卻水槽36中，且藉由送回而保持固定溫度。
(3)空氣水冷方式
作為如空氣冷卻方式這樣不大量排氣、且如水冷這樣無需擔心效用喪失時的沸騰的較佳的方法，而考慮空氣水冷方式。
對液體加熱器進行冷卻的部分與空氣冷卻方式相同，利用冷卻水將成為高溫的空氣冷卻而循環使用。作為高效地將空氣冷卻的裝置，妥當的是使用空氣散熱鰭片冷卻器(Air Fin Cooler)。將該方式表示於圖9中。該實施形態中，以液體加熱器10為例進行說明。另外，對與上述實施形態相同的構成附上相同的符號進行說明。而且，圖9中省略表示液體加熱器10的構成。
亦即，液體加熱器10配置於具有百葉窗17a、排氣口17b、排氣路徑17c的框體17內。
在液體加熱器10的上方配置著濾罩(hood)50，抽吸已通過通氣路徑14的朝向上方放出的空氣。濾罩50上連
接著外部空氣路51，在外部空氣路51上插設著空氣散熱鰭片冷卻器52。空氣散熱鰭片冷卻器52被供給冷卻水，而將通過外部空氣路51的空氣水冷。上述外部空氣路51相當於本發明的外部冷卻介質流路，空氣散熱鰭片冷卻器52相當於本發明的第2冷卻部。
在外部空氣路51的下游端連接著空氣循環風機53，該空氣循環風機53將通過外部空氣路51後由空氣散熱鰭片冷卻器52冷卻的空氣送向通氣路徑14的導入側空間。
藉此，在向通氣路徑14導入壓縮空氣時，由空氣循環風機53送風。空氣循環風機53相當於本發明的空氣風機。經冷卻的空氣被大量地獲取至通氣路徑14內，在液體加熱器10內，可尤其有效地將反射板13冷卻。液體加熱器10內用於冷卻而升溫的空氣被濾罩50所回收，且通過外部空氣路51而由空氣散熱鰭片冷卻器52冷卻後，利用空氣循環風機53而被供給至通氣路徑導入側，繼續進行空氣水冷。
該形態下，即便因停電等而停止冷卻水或壓縮空氣的供給，空氣散熱鰭片冷卻器52內部的水亦不與高溫部接觸，因而不會導致沸騰。液體加熱器10內部的熱利用自然放熱而溫度下降。藉由自然通風自百葉窗17a吸入空氣，並向排氣管排出。
實例1
以下對冷卻方式不同的發明例以及比較例進行說明。
發明例：
(1)空氣冷卻方式
以圖2(b)以及圖3(b)所示的構造的加熱器、圖4所示的噴嘴、圖5所示的裝置構成，來實施本發明的方法。實施條件與結果為以下所示。
條件
燈輸入：18 kW
熱效率：50%(根據硫酸溶液的溫度上升計算的效率)
冷卻負載：9 kW(=18 kW×(100-50)/100)
壓縮空氣流量：500 NL/min
框體外溫度：25℃
排氣風量：25 m3/min
結果
反射板溫度=500℃
外部保護管溫度=100℃
排氣溫度=44℃
評估
1.反射板溫度：反射板為在石英板上塗覆金而成。石英的最高使用溫度為1000℃，若不超過1000℃則金的昇華(揮散)不顯著。認為就實用方面而言，只要為800℃以下則不會有問題。
2.外部保護管：外部保護管的材質為JIS SUS 304或陶瓷。由此，100℃對材質不會造成任何的問題。自外部保護管向框體的輻射熱亦為自100℃開始的輻射，因而輻射熱極少，不會有問題。
3.排氣溫度：低於氯乙烯樹脂管的常用溫度45℃。
根據以上可知，可長期連續運轉。
(2)水冷方式
以圖6(a)以及圖7所示的構造的加熱器、圖8所示的裝置構成，來實施本發明的方法。實施條件與結果為以下所示。
條件
燈輸入：12 kW
熱效率：60%(根據硫酸溶液的溫度上升計算的效率)
冷卻負載：4.8 kW(=12 kW×(100-60)/100)
冷卻水入口溫度：25℃
冷卻水送回溫度：35℃
結果
反射板表面溫度=100℃
冷卻水流量=6.9 L/min
異常停止測試的結果：
在與自正常運轉狀態滅燈同時地停止水冷泵後，打開閥而開始水的自然循環。此時，冷卻水槽的保有水量為20 L。在對溫度變化進行計測後，成為如圖10所示。在泵停止後約5分鐘的期間，水冷套出口水為沸騰狀態。然而，其後溫度下降，而成為約70℃。而且，冷卻水槽溫度緩慢上升，在3小時後約為65℃。
評估
1.反射板溫度：因反射板直接與水冷套接觸，故溫度
低，表面為100℃。裝置方面並無問題。
2.冷卻水流量：6.9 L/min對於一台單片式清洗機而言並非為大流量。
3.可知只要保有水量為20 L，則即便泵停止冷卻水系統整體也不會沸騰，從而能夠安全地停止。
根據以上可知，可長期連續運轉，且即便冷卻水泵停止亦可安全地使裝置整體停止。
(3)空氣水冷方式
以圖2(b)所示的構造的加熱器、圖4所示的噴嘴、及圖9所示的裝置構成，來實施本發明的方法。實施條件與結果為以下所示。
條件
燈輸入：18 kW
熱效率：50%(根據硫酸溶液的溫度上升計算的效率)
冷卻負載：9 kW(=18 kW×(100-50)/100)
壓縮空氣流量：500 NL/min
框體外溫度：25℃
排氣風量：2 m3/min
冷卻水入口溫度：25℃
冷卻水送回溫度：35℃
結果
反射板溫度=500℃
外部保護管溫度=100℃
排氣溫度=40℃
冷卻水流量=12.2 L/min
評估
1.反射板溫度：與空氣冷卻方式相同。
2.外部保護管：與空氣冷卻方式相同。
3.排氣溫度：低於氯乙烯樹脂管的常用溫度45℃。
4.冷卻水量：就一台單片式清洗機的使用量而言，為妥當的量。
根據以上可知，以妥當的有效使用量可長期連續運轉。
比較例：
(1)比較例1
如圖11(a)、圖11(b)所示，使用由隔熱材料覆蓋反射板的外側的液體加熱器。隔熱材料使用作為Teflon(註冊商標)的一種的Gore-Tex(註冊商標)。裝置整體構成如圖12所示。
以下對比較例的液體加熱器60的構造進行簡單說明。
在由二重管的管之間的間隙形成的加熱用液體流路62的中心部配置近紅外線加熱器61，在液體流路62的外周側配置反射板63，在反射板63的外周配置筒狀的隔熱材料65，從而構成液體加熱器60，該液體加熱器60收納在上述框體17內。
比較例的實施條件及結果為以下所示。
條件
燈輸入：18 kW
熱效率：50%(根據硫酸溶液的溫度上升計算的效率)
冷卻負載：9 kW(=18 kW×(100-50)/100)
框體外溫度：25℃
結果
在達到正常狀態前，Gore-Tex(註冊商標)熔損而產生煙。Teflon(註冊商標)的耐熱溫度為260℃，推斷已遠遠超過260℃。
評估
必須將耐熱溫度更高的材料作為隔熱材料。或者必須
將裝置冷卻。
(2)比較例2
使用與比較例1相同的液體加熱器，將隔熱材料更換為耐高溫的石英棉(quartz wool)。
條件
與比較例1相同。
結果
輻射熱線透過石英棉，從而對石英棉進行固定的鋼板製的外筒(未圖示)過熱，塗覆在鋼板上的塗料(塗覆Teflon(註冊商標))產生煙。由此，推斷已達到遠遠超過Teflon(註冊商標)的耐熱溫度的溫度。
評估
例如，即便使用極其耐高溫的隔熱材料，熱如果聚集在裝置內則溫度便會上升。由此，無論隔熱材料的種類如何，為了將與未被流體吸收的熱線相當的能量除去則必須對裝置進行冷卻，從而並不現實。
1‧‧‧液體加熱器
2‧‧‧加熱用液體流路
3‧‧‧近紅外線加熱器
4‧‧‧反射板
5‧‧‧冷卻部
10‧‧‧液體加熱器
11‧‧‧近紅外線加熱器
12‧‧‧加熱用液體流路
13‧‧‧反射板
14‧‧‧通氣路徑
15‧‧‧外部保護管
16‧‧‧空氣噴嘴
16a‧‧‧空氣流路
17‧‧‧框體
17a‧‧‧百葉窗
17b‧‧‧排氣部
17c‧‧‧排氣路徑
18‧‧‧排氣風機
20‧‧‧液體加熱器
21‧‧‧加熱用液體流路
22‧‧‧近紅外線加熱器
30‧‧‧液體加熱器
31‧‧‧近紅外線加熱器
32‧‧‧加熱用液體流路
33‧‧‧反射板
34‧‧‧水冷套
35‧‧‧外部冷卻水路
36‧‧‧冷卻水槽
37‧‧‧泵
38‧‧‧冷卻水旁路
39‧‧‧閥
40‧‧‧液體加熱器
41‧‧‧加熱用液體流路
42‧‧‧近紅外線加熱器
50‧‧‧濾罩
51‧‧‧外部空氣路
52‧‧‧空氣散熱鰭片冷卻器
53‧‧‧空氣循環風機
60‧‧‧比較例的液體加熱器
61‧‧‧近紅外線加熱器
62‧‧‧加熱用液體流路
63‧‧‧反射板
65‧‧‧筒狀的隔熱材料
100‧‧‧加熱用液體流路
101‧‧‧近紅外線加熱器
102‧‧‧隔熱材料
圖1是說明本發明的裝置構成的概略的圖。
圖2(a)、圖2(b)是表示本發明的裝置構成的空氣冷卻方式的液體加熱器的例的橫端面圖。
圖3(a)、圖3(b)是本發明的裝置構成的空氣冷卻方式的液體加熱器的例的縱端面圖。
圖4是本發明的裝置構成的空氣吹入部分的放大端面圖。
圖5是表示收容本發明的裝置構成的一實施形態的液體加熱器而進行空氣冷卻的構成的圖。
圖6(a)、圖6(b)是表示本發明的裝置構成的水冷方式的液體加熱器的其他例的橫端面圖。
圖7是本發明的裝置構成的水冷方式的液體加熱器的一例的縱端面圖。
圖8是表示包含本發明的裝置構成的一實施形態的液體加熱器並進行水冷的構成的圖。
圖9是表示本發明的裝置構成的空氣水冷方式的液體加熱器的例的圖。
圖10是表示將本發明的裝置構成的實例的液體加熱器異常停止時的溫度變化的曲線。
圖11(a)是表示比較例的液體加熱器的例的橫端面圖以及圖11(b)是表示縱端面圖。
圖12是表示收容比較例的液體加熱器而進行空氣冷卻的構成的圖。
圖13是說明先前的液體加熱器的概略的縱端面圖。
1‧‧‧液體加熱器
2‧‧‧加熱用液體流路
3‧‧‧近紅外線加熱器
4‧‧‧反射板
5‧‧‧冷卻部
Claims (8)
- 一種液體加熱器，其特徵在於：包括：加熱用液體流路，供加熱用液體通過；加熱部，配置在上述加熱用液體流路的一側，且以熱放射方向與上述通液的方向交叉的方式朝向上述加熱用液體流路可進行熱放射；熱反射部，配置於上述加熱用液體流路的另一側；及冷卻部，對上述熱反射部進行冷卻；上述冷卻部包括冷卻用冷卻介質流路，該冷卻用冷卻介質流路使冷卻介質向上述熱反射部的反射面的背面側流通，且藉由上述冷卻介質對上述熱反射部進行冷卻。
- 如申請專利範圍第1項所述之液體加熱器，其中在上述冷卻用冷卻介質流路的導入側與排出側分別連接著外部冷卻介質流路，在上述排出側的上述外部冷卻介質流路上插設著對上述冷卻介質進行冷卻的第2冷卻部。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之液體加熱器，其中上述加熱用液體流路包含二重管，在上述二重管的內管的內側配置著一個或二個以上的上述加熱部，在上述二重管的外管的外側配置著上述熱反射部，進而在上述熱反射部的外側配置著上述冷卻部。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之液體加熱器，其中上述冷卻部包括壓縮泵，該壓縮泵將作為冷卻介質的空氣壓縮後對上述冷卻用冷卻介質流路吹入，在上述壓縮 泵的吹出側與上述冷卻用冷卻介質流路的入口側之間，具有獲取周圍的空氣的空氣獲取部。
- 如申請專利範圍第4項所述之液體加熱器，其中在上述外部冷卻介質流路上，具有將由該外部冷卻介質流路送出的空氣朝向上述壓縮泵側送風的空氣風機。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之液體加熱器，其中上述加熱用液體流路將液體導入側設為下方、液體排出側設為上方而沿縱方向配置，且上述液體加熱器包括外部冷卻介質流路，該外部冷卻介質流路連接於上述冷卻用冷卻介質流路的液體導入側且插設著送出作為冷卻介質的液體的泵；進而在上述外部冷卻介質流路上具有繞過上述泵的冷卻介質旁路，在該冷卻介質旁路上具有閥，該閥在上述外部冷卻介質流路中的通常送液期間關閉，在上述外部冷卻介質流路中的送液停止或送液不良期間打開。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之液體加熱器，其中上述加熱用液體為70℃~120℃，在上述加熱用液體流路上通液的期間升溫至小於140℃~220℃的沸點。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之液體加熱器，其中上述加熱用液體流路的熱放射方向的厚度為10 mm以下。
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