TWM562919U - 電磁式鋼瓶加熱裝置 - Google Patents

Abstract

一種電磁式鋼瓶加熱裝置，用於加熱一鋼瓶，其中包括：一電磁產生器，與一電源電控組件連接，在通電後可產生電磁，其與該鋼瓶間隔一預定間隔距離，包覆該鋼瓶的至少一部分，藉以使該鋼瓶加熱至一預定鋼瓶溫度範圍；藉由使電磁產生器與鋼瓶間隔預定間隔距離之設計，可使產生的電磁與鋼瓶之間的交互作用達到最大功效，進而達到快速加熱鋼瓶內的氣體及液化液體的目的。

Description

電磁式鋼瓶加熱裝置

本創作係有關於一種電磁式鋼瓶加熱裝置；特別是有關於一種以電磁與鋼瓶發生交互作用產生熱量，進而加熱鋼瓶內之氣體及液化液體的電磁式鋼瓶加熱裝置。

在半導體工業的製程中，常需要使用大量的液化氣體例如一氧化二氮(笑氣)(N₂O)、氨氣(NH₃)等氣體。而為了方便存放，那些氣體會被作成液化液體並存放在鋼瓶中。需要使用時則使液化液體蒸發成氣體。

然而液化液體的蒸發潛熱很大，在需要快速蒸發以滿足製程上的需求時，需要供應大量的熱量，只靠正常室溫的環境熱量加熱不足以滿足需求。

習用的解決熱量不足之問題的方法是在單位時間內，在有限的加熱面積上供應大量的熱量，例如加熱鋼瓶，藉以達到熱量供應需求。

加熱鋼瓶的方法有很多種，其中比較常見的有電阻式加熱器、紅外線加熱器、鹵素燈等間接加熱方法，以及高周波加熱器、電磁加熱器等直接加熱方法。

電阻式加熱器、紅外線加熱器、鹵素燈等間接加熱方法，都是以發熱體產生熱量的方式加熱鋼瓶，是以間接方式加熱鋼瓶內的氣體及液化液體，其所產生的熱量 皆需穿過空氣層才能將熱量傳輸到鋼瓶壁上，但是空氣層的熱傳導效率低，造成熱量傳輸的阻礙。

高周波加熱器、電磁加熱器等，屬於感應方式加熱，是直接加熱方法，也就是以鋼瓶作為發熱體，鋼瓶(發熱體)與鋼瓶內的氣體及液化液體(被加熱物)之間無間隙，沒有例如空氣層等熱傳導效率低的物質，所以熱傳導效率高。但是高周波加熱器的加熱速度極為快速，使鋼瓶的溫度快速上升，可能造成鋼瓶局部溫度過高，而使鋼瓶之耐壓強度降低，導致鋼瓶易發生爆炸等危險，因此高周波加熱器不適用於高壓氣體鋼瓶之加熱。

相較於加熱速度極快的高周波加熱器，電磁加熱器也是屬於感應方式加熱，並且具有加熱速度較緩和的特性，因此鋼瓶的升溫速率易於控制，可適用於高壓氣體鋼瓶之加熱。

在上述各種加熱方式中，比較常被應用在高壓氣體鋼瓶的加熱方式有二種：一種是電阻式加熱器，另一種是電磁加熱器。

習用的電阻式加熱器大多設於一毛毯上，可稱為加熱毯，其通常都固定在卧式鋼瓶的底部。但是習用加熱毯與鋼瓶之間具有熱傳導效率低的空氣間隙，造成熱傳效率低，因此當需要在短時間內供給鋼瓶較大熱量時，需將加熱毯溫度升高，甚至接近過熱程度，但仍然有不足以供應鋼瓶中之液化液體蒸發所需的熱量的缺陷。也就是說，習用的電阻式加熱器往往不能提供使鋼瓶內液體快速蒸發所需的熱量。

習用的電磁加熱器是由幾條電線所組成，固定 貼在臥式鋼瓶底部。但是習用的電磁加熱器固定貼在臥式鋼瓶本體上，可能引起鋼瓶的局部發熱，因此當需要在短時間內供給鋼瓶較大熱量時，容易造成鋼瓶局部過熱而引起意外發生。也就是說，習用的電磁加熱器在快速加熱鋼瓶時有潛在的危險性，而難用以提供使高壓氣體鋼瓶內液化液體快速蒸發所需的熱量。

創作人有鑑於此，碩士論文專攻電磁加熱，並積極研究，再經年累月的實驗驗證，並經不斷研究及改良，終於發展出本創作。

本創作的目的在於提供一種可快速加熱鋼瓶內的氣體及液化液體的電磁式鋼瓶加熱裝置。

本創作達到上述目的之結構包括：一電磁產生器，與一電源電控組件連接，在通電後可產生電磁，其與該鋼瓶間隔一預定間隔距離，包覆該鋼瓶的至少一部分，藉以使該鋼瓶加熱至一預定鋼瓶溫度範圍。

較佳者，該電磁產生器與該鋼瓶的四周保持間隔均等的預定間隔距離，可使電磁產生器產生的電磁均勻的與鋼瓶交互作用。

較佳者，該電磁產生器上設有單層或雙層的保護層，藉以方便佈置電線並可保溫。

較佳者，其中設有一間隔架；該間隔架套於該鋼瓶之外；該電磁產生器裝設於該間隔架上；該間隔架可方便電磁產生器包覆鋼瓶的至少一部分。

較佳者，該間隔架上設有一間距控制結構；該間距控制結構更包括：若干調整螺絲，佈設於間隔架上； 該調整螺絲的端部從外側貫穿間隔架而突出於間隔架的內側，並抵頂在鋼瓶上，可使電磁產生器產生的電磁均勻的與鋼瓶交互作用。

較佳者，該間隔架與該鋼瓶之間也可設有預定厚度的墊板，以達固定等間隔距離的目的，可使電磁產生器產生的電磁均勻的與鋼瓶交互作用。

較佳者，該電磁產生器的電源電控組件與一溫度控制器控制線連接；該溫度控制器用於控制該電磁產生器的電磁強度，進而控制鋼瓶的溫度。

較佳者，該溫度控制器與溫度偵測元件連接至少有一組；該各組溫度控制器與溫度偵測元件用以偵測該鋼瓶及/或該電磁產生器上不同位置的溫度，可供使用者檢視鋼瓶及/或電磁產生器上不同位置的溫度。

較佳者，該各溫度控制器組合各具有一過熱保護手段及一復歸開關；該過熱保護手段為：設定一預定保護溫度範圍；當溫度偵測元件偵測該鋼瓶及/或該電磁產生器的溫度超過該預定保護溫度範圍，則該溫度控制器立即切斷電磁產生器電力以停止產生電磁，進而停止鋼瓶發熱；該復歸開關可重啟該溫度控制器，使電磁產生器繼續產生電磁，鋼瓶繼續發熱；藉此結構，可避免鋼瓶或電磁產生器過熱。

較佳者，該各溫度控制器組各與一警示器連接；該警示器用以在該鋼瓶及/或該電磁產生器的溫度超過該預定保護溫度範圍時發出警示音及/或警示燈光，可方便使用者得知過熱訊息。

本創作為達到上述及其他目的，其所採取之技 術手段、元件及其功效，茲採一較佳實施例配合圖示說明如下。

100‧‧‧電磁式鋼瓶加熱裝置

101‧‧‧鋼瓶

101a‧‧‧臥式鋼瓶

102‧‧‧電源電控組件

1‧‧‧電磁產生器

11‧‧‧電線

12‧‧‧保護層

13‧‧‧支撐板

2‧‧‧間隔架

3‧‧‧間距控制結構

31‧‧‧調整螺絲

311‧‧‧端部

4‧‧‧溫度控制器

5、5a、5b‧‧‧溫度偵測元件

6‧‧‧復歸開關

7‧‧‧警示器

8‧‧‧控制箱

e‧‧‧電磁

圖1為本創作的電磁產生器包覆一鋼瓶的底部的示意圖。

圖2為本創作的電磁產生器具有至少一電線的示意圖。

圖3為本創作的電磁產生器與間隔架的關係示意圖。

圖4為本創作的電磁產生器包覆鋼瓶時的俯視圖。

圖5為本創作的圖1的A部份的放大圖。

圖6為本創作的電磁加熱控制方塊圖。

圖7為本創作的電磁產生器包覆一臥式鋼瓶的底部的示意圖。

如圖1及6所示，本創作電磁式鋼瓶加熱裝置100用於加熱一鋼瓶101，其中包括：一電磁產生器1，與一電源電控組件102連接，在通電後可產生電磁，其與鋼瓶101間隔一預定間隔距離，包覆在鋼瓶101的至少一部分，藉以使鋼瓶101加熱至一預定鋼瓶溫度範圍，進而達到快速加熱鋼瓶101內的氣體及液化液體的目的。下文將詳予說明。

如圖2所示，電磁產生器1可由至少一電線11所構成，通電後可產生電磁，其與鋼瓶101間隔一預定間隔距離的包覆鋼瓶101的至少一部分，以便藉由電線11產生的電磁與鋼瓶101交互作用而產生熱量，進而達到加熱鋼瓶101內的氣體及液化液體的目的，其可適用於立式鋼瓶101或臥式鋼瓶裝(圖中未示)之各種氣體或液化液體體之加熱。舉例而言，經測試得知，當鋼瓶101中的氣體及 液化液體是例如一氧化二氮-笑氣(N₂O)或液態氨(NH₃)時，電磁產生器1與鋼瓶101之間的預定間隔距離為10~20公釐為最佳。

本創作至少具有以下優點：1、鋼瓶(發熱體)101直接與鋼瓶101內的氣體及液化液體(被加熱物)接觸，加熱效率高；2、電磁產生器1與鋼瓶101間隔預定間隔距離，所以鋼瓶101產生的熱量對電磁產生器1的影響較小，可降低對電磁產生器1熱傷害；3、電磁產生器1與鋼瓶101間隔預定間隔距離，可使電磁產生器1產生的電磁與鋼瓶101的交互作用達到最佳的效果。茲進一步說明如下。

習用的例如電阻式加熱器、紅外線加熱器及鹵素燈等間接加熱方法(圖中未示)，都是以發熱體產生熱量的方式先加熱鋼瓶，再藉由鋼瓶間接加熱鋼瓶內的氣體及液化液體。然而習用的間接加熱方法的發熱體與鋼瓶間會有熱傳導效率低的空氣間隙，造成很大的熱傳導阻力，所以加熱效率低。為了解決該問題，本創作以鋼瓶101為發熱體，電磁產生器1產生的電磁與鋼瓶101交互作用後，鋼瓶101產生熱量，鋼瓶101產生的熱量直接加熱鋼瓶內的氣體及液化液體，鋼瓶101與鋼瓶內的氣體及液化液體之間沒有熱傳導效率低的空氣間隙，所以與習用的間接加熱方法相較下，加熱效率較高。

另外，習用的電磁加熱器是將若干電線直接固定在臥式鋼瓶的底部(圖中未示)，鋼瓶發熱後除了加熱鋼瓶內的氣體及液化液體外，當加熱溫度高時也會影響習用的電磁加熱器的電線披護層，造成熱傷害，或是必須預先採用耐熱高的材質來保護電線而造成成本提高。為了解 決前述的問題，本創作的電磁產生器1與鋼瓶101間隔預定間隔距離，所以鋼瓶101產生的熱量對電磁產生器1的影響較小，可降低對電磁產生器1的熱傷害。

再者，習用的電磁加熱器只是將若干電線固定貼在臥式鋼瓶的底部(圖中未示)，然而本創作的創作人經實驗後發現電磁產生器1與鋼瓶101間隔預定間隔距離時，可使電磁產生器1產生的電磁與鋼瓶101的交互作用達到最佳的效果。

電磁產生器1與鋼瓶101間隔一預定間隔距離地包覆鋼瓶的至少一部分，其包覆的部分最好是在鋼瓶101內的液化液體的液面下方的部份，藉以提高熱傳效率，使液體快速蒸發。因此，考慮到鋼瓶101內的液化液體的液面會逐漸下降的間題，電磁產生器1的電線11可由上至下分成多段佈設(圖中未示)，並在鋼瓶101內的液化液體的液面下降後，停止超出鋼瓶101內的液化液體的液面以上部份的電線產生電磁，使電磁產生器1產生的電磁始終只與鋼瓶101的位於液面下方的部分互相作用。

電磁產生器1的電線11係圍繞在鋼瓶101外部，若以應用於立式鋼瓶101為例而言，其可預先捲成圓筒狀，以便套合於鋼瓶101外部；如圖7所示，若以應用於臥式鋼瓶101a為例，則其可將電磁產生器1預先捲成圓弧形，藉以圍繞臥式鋼瓶101a的底部的至少一部分。另外，電磁產生器1可與鋼瓶101的四周間隔均等距離，使電磁產生器1產生的電磁可均勻的與鋼瓶101交互作用。

電磁產生器1可進一步設有單層或雙層的保護層12，藉以方便佈置電線11並可保溫。當設有雙層保護層 12時，電磁產生器1可設於雙層保護層12之間。當設有單層保護層12時(圖中未示)，電磁產生器1可設於單層保護層12的內面或外面皆可。

保護層12可採用片狀體或網狀體，並可採用例如毛毯等絕緣材料製成，藉以防止電線11的披護層遭受破壞時而發生漏電之危險，同時也可以避免感磁發熱。

如圖3所示，電磁產生器1可進一步連接一間隔架2，其可具有若干條支撐板13，藉以與間隔架2連接在一起。

間隔架2可採用各種構型，例如採用內徑大於鋼瓶外徑的圓筒形框架、袋狀體(圖中未示)或是網狀體(圖中未示)，其套於鋼瓶101之外，可供設置電磁產生器1，藉以支撐電磁產生器1。此外，間隔架2可以非感磁性材料製成，藉以避免感磁發熱。

如圖4~5所示，在間隔架2上可設有一間距控制結構3，用於調整間隔架2與鋼瓶101的間距。間距控制結構3可包括：若干調整螺絲31，佈設於間隔架2上，例如在大概均等間距的情況下佈設三個調整螺絲31。調整螺絲31的端部311從外側貫穿間隔架2而突出於間隔架2的內側，並抵頂在鋼瓶101上，使用者可藉由控制調整螺絲31的端部311突出的長度來控制設於間隔架2上的電磁產生器1與鋼瓶101之間的距離。此外，藉由控制各個調整螺絲31的端部311突出相同的長度的方式，可使間隔架2與鋼瓶101四周間隔均等距離，藉以達到使電磁產生器1產生的電磁均勻的與鋼瓶101交互作用的效果。

在電磁產生器1及鋼瓶101之間除了使用由方 便調整距離的間距控制結構3以外，亦可用有預定厚度的墊板(圖中未示)以取代調整螺絲調整電磁產生器與鋼瓶之間的距離，藉以確保電磁產生器1可與鋼瓶101的四周間隔均等距離，使電磁產生器1產生的電磁可均勻的與鋼瓶101交互作用。

如圖6所示，電磁產生器1可具有預定輸出功率，藉以輸出電磁e強度穩定的電磁場，例如依據目標鋼瓶101的使用需求條件而設定鋼瓶101的溫度最高被升到35℃，不但可確實穩定的使鋼瓶101內的液化液體蒸發，又可確保不會有過熱問題。然而，考慮到鋼瓶101的周圍環境的變化及使用需求而需改變控制溫度時，溫度控制器4可用於控制電磁產生器1的電磁強度，進而控制鋼瓶101的溫度。

至少一溫度控制器4各與一溫度偵測元件5連接。溫度偵測元件5可用以偵測鋼瓶101及/或電磁產生器1的溫度，可供使用者檢視鋼瓶101及/或電磁產生器1的溫度。

溫度控制器4可具有一過熱保護手段及一復歸開關6，可避免鋼瓶101或電磁產生器1過熱；過熱保護手段為：設定一預定保護溫度範圍；當溫度偵測元件5偵測鋼瓶101及/或電磁產生器1的溫度超過預定保護溫度範圍，則關閉電磁產生器1；復歸開關可重啟電磁產生器1。

溫度控制器4可進一步設有至少一警示器7。警示器7用以在鋼瓶101及/或電磁產生器1的溫度超過一預定保護溫度範圍時發出警示音及/或警示燈光，可方便使用者得知過熱訊息。

當使用多個溫度偵測元件5時，每個溫度偵測元件5可單獨配置一個復歸開關6及一個警示器7，藉以方便使用者確認是那個溫度偵測元件5所偵測的部位過熱。

溫度控制器4、復歸開關6、警示器7等零組件可共同設於一控制箱8中，以便保護及管理，並方便使用者操作。

綜上所述，本發明可在確保鋼瓶101及電磁產生器1不會有過熱問題的情況下，達到快速加熱鋼瓶101的效果，進而達到快速加熱鋼瓶101中的氣體及液化液體的目的。茲舉例說明如下。

準備一裝有一氧化二氮(笑氣)(N₂O)的鋼瓶101，並準備一個配置有三個溫度偵測元件5、5a、5b的電磁式鋼瓶加熱裝置100。第一個溫度偵測元件5及第二個溫度偵測元件5a佈設在鋼瓶101上，第三個溫度偵測元件5b設在電磁產生器1上。電磁產生器1與鋼瓶101距離10~20公釐。

首先，使用者從控制箱8中設定例如為35℃左右的預定鋼瓶溫度範圍，並設定例如為50℃左右的預定保護溫度範圍(本創作所述的預定鋼瓶溫度範圍、預定保護溫度範圍的容許裕度可為±5℃)。接著開啟溫度控制器4。溫度控制器4先透過第一個溫度偵測元件5取得鋼瓶101溫度，並在確定鋼瓶101的溫度低於預定鋼瓶溫度範圍後，啟動電磁產生器1。電磁產生器1在被啟動後，會產生電磁而使鋼瓶升溫，並因溫度控制器4的控制而逐漸提高電磁強度，直到鋼瓶101被加溫至預定鋼瓶溫度範圍後，維持此時的電磁強度。在上述的鋼瓶101加熱過程中，第一個 溫度偵測元件5、第二個溫度偵測元件5a及第三個溫度偵測元件5b均持續偵測鋼瓶101及電磁產生器1的溫度，確保鋼瓶101及電磁產生器1的溫度不會超過預定保護溫度範圍。

以上為本案所舉之實施例，僅為便於說明而設，當不能以此限制本案之意義，即大凡依所列申請專利範圍所為之各種變換設計，均應包含在本案之專利範圍中。

Claims (10)

1. 一種電磁式鋼瓶加熱裝置，用於加熱一鋼瓶，其中包括：一電磁產生器，與一電源電控組件連接，在通電後可產生電磁，其與該鋼瓶間隔一預定間隔距離，包覆該鋼瓶的至少一部分，藉以使該鋼瓶加熱至一預定鋼瓶溫度範圍。
2. 如請求項1所述之電磁式鋼瓶加熱裝置，其中該電磁產生器與該鋼瓶的四周間隔均等的預定間隔距離。
3. 如請求項1所述之電磁式鋼瓶加熱裝置，其中該電磁產生器上設有單層或雙層的保護層。
4. 如請求項1所述之電磁式鋼瓶加熱裝置，其中設有一間隔架；該間隔架套於該鋼瓶之外；該電磁產生器裝設於該間隔架上。
5. 如請求項4所述之電磁式鋼瓶加熱裝置，其中該間隔架上設有一間距控制結構；該間距控制結構更包括：若干調整螺絲佈設於間隔架上；該調整螺絲的端部從外側貫穿間隔架而突出於間隔架的內側，並抵頂在鋼瓶上。
6. 如請求項4所述之電磁式鋼瓶加熱裝置，其中該間隔架與該鋼瓶之間設有預定厚度的墊板。
7. 如請求項1所述之電磁式鋼瓶加熱裝置，其中該電磁產生器之電源電控組件與一溫度控制器連接；該溫度控制器用於控制該電磁產生器的電磁強度。
8. 如請求項7所述之電磁式鋼瓶加熱裝置，其中該溫度控制器與一溫度偵測元件連接之組合至少一組；該溫度偵測元件用以偵測該鋼瓶及/或該電磁產生器的溫度。
9. 如請求項8所述之電磁式鋼瓶加熱裝置，其中該溫度控制器具有一過熱保護手段及一復歸開關；該過熱保護手段為：設定一預定保護溫度範圍；當溫度偵測元件偵測該鋼瓶及/或該電磁產生器的溫度超過該預定保護溫度範圍，則關閉該電磁產生器；該復歸開關可重啟該電磁產生器。
10. 如請求項9所述之電磁式鋼瓶加熱裝置，其中該溫度控制器與一警示器連接；該警示器用以在該鋼瓶及/或該電磁產生器的溫度超過該預定保護溫度範圍時發出警示音及/或警示燈光。