WO1994000720A1

WO1994000720A1 - Fluid heating system

Info

Publication number: WO1994000720A1
Application number: PCT/JP1993/000894
Authority: WO
Inventors: Tetsuo Onishi; Hiromasa Takamatsu; Makio Tsubota
Original assignee: Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1994-01-06
Also published as: US5740315A; GB2283805B; GB2283805A; KR950702302A; DE4392931B8; GB9426175D0; JPH0618089A; KR0171922B1; JP3137272B2; DE4392931B4; DE4392931T1

Description

明細書流体加熱装置技術分野

この発明は、主として純水や薬液の加熱に用いられる流体加熱装置であって、特に半導体製造用洗浄液温調装置、薬液温調装置、メツキ液温調装置さらに食品製造用液温調装置等に適用されるものである。

^

例えば、半導体製造用洗浄液温調装置としては、被加熱流体の汚染防止の観点から、加熱容器の材質に石英ガラスを用い、加熱源であるヒータを直接液体に接触しないように、石英ガラス管内に設置する構造のものが多い。また、加熱効率の向上の観点から、加熱源にニクロム線ヒータを用いる方式のものに代わりハロゲンランプを用い入る方式のものも多くなつている。

そして、上記従来の流体加熱装置の一つとして、実開平 2 — 5 2 4 3 7号公報に示されたものがあり、これは図 1 に示したように、加熱容器 hが加熱と被洗浄物の処理槽を兼ねていると共に、石英ガラス管 a内にヒータ bを挿入して成るものである。

また、実開昭 6 2— 2 2 4 6 2号公報に示されたものは、図 2に示したように、加熱器の加熱能力を増大させるために、石英ガラス製の二重中空内管 c内にヒータ dを配置して成る加熱容器 i を複数個連結して流体を連続的に加熱できるようにした連続加熱装置である。

さらに、加熱能力の増大を図った連続加熱装置の他の先行技術としては、図 3に示したように、石英ガラスからなる外管 e内に複数の内管 f を配し、この各内管 f 内にハロゲンランプからなるヒータ j を取出し自在に設置して成る加熱容器 gを複数個直列に接続したものがある。

ところが、上記従来の技術にあっては、（ 1 ) 装置の大型化の問題、（ 2 ) 気泡溜まり、液溜まりの問題等があり、これら個々の問題点について以下に説明する。

( 1 ) 装置の大型化

被加熱流体の汚染防止のために石英ガラスを用いることが図 1に示す実開平 2— 5 2 4 3 7号公報に記載のもののように不可欠であるが、この場合、加熱容器 hが加熱と被洗浄物の処理槽を兼ねているため、加熱容器 hが大型になってしまう。

また、図 2に示す実開昭 6 2 - 2 2 4 6 2号公報に記載のものは、加熱容器内の流れを円滑にし、気泡の逃げや液溜りの防止のために、加熱容器 i を傾斜して設置しているが、この例では、複数個の加熱容器 i を並べる場合、各加熱容器 i の傾斜がジグザグ状になつて同じ向きでないため、各加熱容器 i 間のピッチが大きくなり、スペースをとる問題がある。

また、この実開昭 6 2 - 2 2 4 6 2号公報に記載のものは、加熱の高効率化を図るために、加熱容器 i の数を増やしているが、加熱容器 i 間を結ぶ配管が長いため、加熱容器 i を複数個並べた場合は全体の高さが大変高くなつてしまう問題がある。

また、図 3に示す構成のものにあっては、加熱容器 gとしては石英ガラスの外管内 eの複数の内管 f を配し、その中にヒータ j を設置した構造にして加熱容器 g単体としての大出力化を図り、この加熱容器 gを複数個隣接配置して連続加熱ができるようにして大容量の流体の加熱を行えるようにしているが、この連続隣接配置構造も加熱容器 g間のピッチが大きくなるので、加熱装置全体の容積が増えて、装置の大型化を招くという問題がある。

( 2 ) 気泡溜まり、液溜まり

図 3に示すものにあっては、各加熱容器 gが水平に設置されているため、各加熱容器 gの上面に気泡が溜まりやすく、特に液が沸騰した際に、多量に発生する気泡が流出しにくく危険であった。また、加熱容器 g内に液溜まりもできやすいという問題がある。

本発明は、被加熱流体を汚染することなく、高効率で流体を連続的に加熱できるようにする観点からハロゲンランプと石英ガラスによる加熱容器の構成を踏襲しつつ、クリーンルーム内での使用を前提に、加熱装置としての小型化を図り、特に加熱能力の増大の際に顕在化する装置の大型化の問題を回避でき、また加熱容器及び配管系での気泡溜まり、液溜りの問題を回避でき、さらに加熱効率を一層向上させ、またヒータの寿命を長くすることがきるようにした流体加熱装置を提供することを目的とするものである。発明の開示

上記及び上記以外の目的を達成するために、本発明によれば、加熱部と流体供給調整部とを分離し且つ両部を流入管及び流出管を介して連結した状態で箱体内に収容し、前記流体供給調整部を前記加熱部の側方にさらには上方から下方にわたってに配置して成る流体加熱装置が提供される。

この構成によれば、流体供給調整部を加熱部の側方に、または側方と上下に配置しているので、箱体内に加熱部と流体供給調整部を収納してなる流体加熱装置全体の薄型化を図ることができる。また、箱体内での加熱部と流体供給調整部の組立性及び整備性を向上させることもできる。

また、前記加熱部と前記流体供給調整部との間に遮熱板を設ければ、箱体内で加熱部と流体供給調整部との間隔を狭くすることができて装置の小型化を図ることができる。

さらに、前記加熱部が複数個の加熱容器から成り、隣接配置された加熱容器の一方の流入管と他方の流出管を接続すると共に、前記流入管及び前記流出管を前記加熱部の一側方へ延設してそれぞれの端部を同一方向にオフセッ卜すれば、加熱部と流体供給部容器相互の流入管と流出管の接続部を加熱容器の側方に位置させることができ、これにより、各加熱容器の上下方向の間隔を小さくできて、加熱部の高さ方向の大きさを小さくすることができる。

また、加熱部と流体供給調整部とを分離し且つ両部を流入管及び流出管を介して連結した状態で箱体内に収容し、前記加熱部の加熱容器をその軸心が上下方向に傾斜するようにして配置すると共に、前記加熱容器の低い方の端部下面に流入管を、高い方の端部上面に流出管をそれぞれ接続し且つ前記流入管と前記流出管をそれぞれの下流側が高くなるように傾斜させて成る流体加熱装置が提供される。

この構成によれば、加熱部を流れる流体は、該加熱部の加熱容器内で滞留することがなくなると共に、加熱容器からの気泡の流出が円滑に行なわれる。また、加熱容器に対する流入管と流出管のそれぞれの接続部での流体の流通がスムーズに行なわれると共に、この部分に気泡が溜まることがなくなる。。

さらに、前記加熱部の下流側に気泡分離除去装置を設ければ、流体の加熱時に生じる気泡が加熱部を流出する際に分離除去される。また、加熱部と流体供給調整部とを分離し且つ両部を流入管及び流出管を介して連結した状態で箱体内に収容し、前記流入管及び前記流出管を前記加熱部の加熱容器の外管に該外管の接線方向に向けてそれぞれ接続すると共に、前記流入管及び前記流出管の前記外管との接合部の管壁面を曲面として成る流体加熱装置が提供される。この構成によれば、加熱容器への流体の流入、流出は加熱容器の軸心に対して旋回流となるので、該加熱容器内での加熱効率を向上させることができる。

また、前記加熱部の加熱容器は、両端を側板にて閉じた外管内に該側板を貫通して内管を設け、該内管内にヒータを挿入し、該ヒー夕としてにハロゲンランプを用い、該ハロゲンランプの両端部をばね状支持具を介して前記内管により支持すると共に、該両端部より突出したシール部を前記内管より外に完全に露出させたことを特徴とする流体加熱装置が提供される。

この構成によれば、ハロゲンランプのシール部の冷却が十分になり、このハロゲンランプの寿命を長ぐすることができ、またこれの脱着を容易に行なうことができる。図面の簡単な説明

本発明は、以下の詳細な説明及び本発明の実施例を示す添付図面により、より良く理解されるものとなろう。なお、添付図面に示す実施例は、発明を特定することを意図するものではなく、単に説明及び理解を容易とするものである。

図中、

図 1は、石英ガラス容器とヒータを組合わせた従来例を示す断面図、

図 2は、石英ガラスによる二重管式加熱容器の内管内にヒータを配置した加熱容器を複数個連結した従来例を示す断面図、

図 3は、石英ガラスによる外管内に複数の内管を配し、この内管内にハロゲンランプを脱着自在に挿入するようにした従来例を示す断面図、

図 4は、本発明による流体加熱装置の一実施例の概略的な構成を示す断面図、

図 5は、図 4の V— V線に沿う概略断面図、

図 6は、上記実施例の加熱容器の一部破断正面図、

図 7は、図 6の^方向矢視図、

図 8は、図 6の ΉΙ方向矢視図、

図 9は、上記実施例のヒータであるハロゲンランプの支持構造を示す断面図、

図 1 0は、図 9の X— X線に沿う断面図、

図 1 1は、上記ハロゲンランプを支持するばね状支持具の他の例を示す正面図である。発明を実施するための最良の形態以下に、本発明の好適実施例による流体加熱装置を図 4乃至図 1 1を参照しながら説明する。

図中、 1は流体加熱装置の箱体であり、この箱体 1内に、この箱体 1の横方向の一方側に、複数の加熱容器 2 a , 2 aを上下方向に直列に接続してなる加熱部 2があり、他方側に、この加熱部 2の加熱容器 2 a， 2 aに流体を供給循環させるための流体供給調整部 3が配設してある。そして、この両者間に遮熱板 4が設けてある。上記加熱部 2の加熱容器 2 aは、図 6乃至図 8に示したように、両端が側板 5 , 5で閉じられた円筒状の外管 6 と、該両側板 5， 5を貫通して外管 6内に、該外管 6の中心軸に平行に配設された複数本の內管 7と、外管 6の端部下面に連結された流入管 8 と、外管 6の端部上面に連結された流出管 9とから構成されている。

この加熱容器 2 aの全ての構成部材は透明の石英ガラスを材料とし、且つ溶接にてそれぞれが接合されている。内管 7の本数は外管 6の径によって適宜選択され、かつ各內管 6を覆う流体の厚み即ち隣接する内管 7同志の間隔が略同一になるように配置されている。図 7から明らかなように、流入管 8と流出管 9のそれぞれの基端部は、外管 6の断面形状の縦方向中心軸（直径）と交る位置で、外管 6の一端部の下面及び他端部の上面にそれぞれ接続されている。そして、両管 8， 9 とも上記縦方向中心軸の一側方に延設されている。さらに、この両管 8 , 9の基部は、それぞれ外管 6の横方向中心軸（直径）に対して互いに離れる方向に 3〜5 ° に傾斜した接線方向を向いている。また、両管 8 , 9の基部は、それぞれ外管 6に沿う方向であり且つ互いに対向する方向に折り曲げられており、流入管 8にあっては外管 6の中心軸に対して下方に 6〜 8 ° 傾斜せしめられており、流出管 9にあっては外管 6の中心軸に対して上方に 6〜 8 ° 傾斜せしめられている。

上記加熱容器 2 aの各內管 7にヒータとなるハロゲンランプ 1 0が挿入されて支持される。このハロゲンランプ 1 0の支持構造は、図 9に示すようになつていて、ハロゲンランプ 1 0の両端部から突出するシール部 1 1が内管 7より外に完全に露出されるようになっており、該両端部がばね状支持具 1 2を介して内管 7の軸心部に支持されている。ばね状支持具 1 2は、材料として例えば板ばねが用いられており、図 1 0に示すように折曲げられて、その折り曲げ部分の中間部 1 2 cの両側にハロゲンランプ 1 0の管壁を挟持するヒータ支持部 1 2 aが設けられ、折り曲げ中間部 1 2 c と両先端部が内管 7の内面に当接する形状になっており、一方の先端部に内管 7に設けた切欠 7 aに係合する突起 1 2 bが設けられている。

上記ばね状支持具 1 2の形状は，図 1 1に示すような形状でも良い。

上記のように構成された各加熱容器 2 aは、図 4に示すように、取付具 1 3により箱体 1に取付けられる。このとき、複数個の加熱容器 2 aを用いる場合には、図 3に示すようにこれらを上下に並べて配置する。

この場合、各加熱容器 2 aは流出管 9の基端部を接続した方の端部がわずかに高くなるように同方向（平行）に傾斜させてある。この傾斜角は、上記流入管 8、流出管 9の傾斜角度である 6〜 8 ° より小さな角度、例えば 3。となっている。この傾斜角 3 ° は、許容設置角度 5 ° 以下というハロゲンランプ 1 0の使用条件を満たしており、また流入管 8と流出管 9の傾斜角度も上記傾斜角度 3 ° 分相殺されるが、まだ 3〜 5 ° が保たれることになる。そして、加熱容器 2 aを通過する流体は全て上向きの同一の傾斜角の流路を通過することになる。

隣接する加熱容器 2 a , 2 a相互の流入管 8と流出管 9は、通常の接続管を用いて接続される。

そして、最下側（最上流側）の加熱容器 2 aの流入管 8は、排水弁 1 4、開閉弁 1 5、流量計 1 6等を設けた流入管路 1 7 に接続されている。一方、最上側（最下流側）の加熱容器 2 aの流出管 9は、温度センサ 1 8を介して気泡分離除去装置 1 9の流入管 2 0に接続されており、この気泡分離除去装置 1 9の流出管 2 1 に開閉弁 2 2 を設けた流出管路 2 3が接続してある。また、この流出管路 2 3の開閉弁 2 2の上流側には、開閉弁 2 4 と安全弁 2 5を設けた安全管路 2 6が接続してある。

上記流入管路 1 7及び流出管路 2 3は、それぞれ加熱容器 2 aの下側及び上側に位置され、且つ加熱容器 2 aの位置より側方へ延長され、また各管路内の開閉弁 1 5、流量計 1 6、安全弁 2 5等の流体供給調整部 3の各機器は、加熱部 2に対して遮熱板 4にて仕切られた箱体 1 の他側方部に配置されている。

上記各加熱容器 2 aの流入管 8と流出管 9は、上記のように、断面形状の縱方向中心軸に対して一側方へオフセットされているが、このオフセット量は流入管 8と流出管 9 に取付く接手管 1 3が外管 6 に干渉しない範囲で最小にする。

気泡分離除去装置 1 9は、加熱容器 2と略平行となる角度で傾斜して取付けられており、且つその流入管 2 0と流出管 2 1 も加熱容器 2 aの流入管 8及び流出管 9と同じように傾斜せしめられている。即ち、この気泡分離除去装置 1 9においても流体の通路は傾斜している o

尚、上記加熱部 2の遮熱板 4の反対側にも他の遮熱板 4 aが対設してある。また、上記各加熱容器 2 a , 2 aの外周部は必要に応じて断熱材にて被覆する。

次に作用について説明する。

上記構成において、流入管路 1 7 より流入した液体は流量計 1 6、開閉弁 1 5、排水弁 1 4を介して順次加熱容器 2 a , 2 aを通り、この間に内管 7内に挿入されたハロゲンランプ 1 0にて加熱され、ついで気泡分離除去装置 1 9で気泡が分離除去され、流出管路 2 3の開閉弁 2 2を経て流出される。

このとき、加熱容器 2 a , 2 aがハロゲンランプ 1 0の許容設置角度の範囲で傾斜されており、しかもこの加熱容器 2の流入管 8 と流出管 9 もそれぞれの下流側が高くなるように傾斜されていることにより、加熱容器 2 a内を通る液体は、加熱容器 2 a内で液溜り及び気泡溜りが生じることなくスムーズに流れる。

そして、最後に気泡分離除去装置 1 9にてまとめて気泡が分離除去される。

また、各加熱容器 2 aの流入管 8と流出管 9の基端部が加熱容器 2 の外管 6の接線方向に接続されていることにより、加熱容器 2への液体の流入、流出は旋回流となり、その結果熱の拡散が速められる野で、流体は効率よく加熱される。

尚、ヒータとなるハロゲンランプ 1 0は、ばね状支持具 1 2を外すことにより容易に取り外し、交換することができる。

上記実施例では、流体供給調整部 3を加熱部 2の側方へ離間して配置した例を示したが、流体供給調整部 3は加熱部の側方から上下にわたって配置してもよい。また、上記実施例では、加熱部 2を構成する加熱容器 2 aを 2個用いた例を示したが、この加熱容器 2 aは 1個でもよく、あるいは 3個以上であってもよく、複数個用いる場合は上記実施例で示したように上下方向に配列する。また、気泡分離除去装置 1 9は、加熱容器 2 aの直ぐ下流側に接続しないで、回路系の他の部分に設けるようにしてもよい。

なお、本発明は例示的な実施例について説明したが、開示した実施例に関して、本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく、種々の変更、省略、追加が可能であることは、当業者において自明である。従って、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された要素によって規定される範囲及びその均等範囲を包含するものとして理解されなければならない。産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係る流体加熱装置は、純^や薬液の加熱装置として極めて有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 加熱部と流体供給調整部とを分離し且つ両部を流入管及び流出管を介して連結した状態で箱体内に収容し、前記流体供給調整部を前記加熱部の側方に配置して成る流体加熱装置。

2 . 加熱部と流体を供給する流体供給調整部とを分離し且つ両者を流入管及び流出管を介して連結した状態で箱体内に収容し、前記流体供給調整部を前記加熱部の側方から上方及び下方にわたって配置して成る流体加熱装置。

3 . 前記加熱部と前記流体供給調整部との間に遮熱板を設けたことを特徴とする請求項 1 または 2に記載の流体加熱装置。

4 . 前記加熱部が複数個の加熱容器から成り、隣接配置された加熱容器の一方の流入管と他方の流出管を接続すると共に、前記流入管及び前記流出管を前記加熱部の一側方へ延設してそれぞれの端部を同一方向にオフセットしたことを特徴とする請求項 1 または 2に記載の流体加熱装置。

5 . 加熱部と流体供給調整部とを分離し且つ両部を流入管及び流出管を介して連結した状態で箱体内に収容し、前記加熱部の加熱容器をその軸心が上下方向に傾斜するようにして配置すると共に、前記加熱容器の低い方の端部下面に流入管を、高い方の端部上面に流出管をそれぞれ接続し且つ前記流入管と前記流出管をそれぞれの下流側が高くなるように傾斜させて成る流体加熱装置。

6 . 前記加熱部の下流側に気泡分離除去装置を設けたことを特徴とする請求項 5に記載の流体加熱装置。

7 . 前記流入管及び前記流出管を前記加熱部の加熱容器の外管に該外管の接線方向に向けてそれぞれ接続すると共に、前記流入管及び前記流出管の前記外管との接合部の管壁面を曲面としたことを特徵とする請求項 1 , 2及び 5のいずれかに記載の流体加熱装置。

8 . 加熱部と流体供給調整部とを分離し且つ両部を流入管及び流出管を介して連結した状態で箱体内に収容し、前記流入管及び前記流出管を前記加熱部の加熱容器の外管に該外管の接線方向に向けてそれぞれ接続すると共に、前記流入管及び前記流出管の前記外管との接合部の管壁面を曲面として成る流体加熱装置。

9 . 前記加熱部の加熱容器は、石英ガラスを材料とすると共に、両端を側板にて閉じた外管内に該側板を貫通して内管を設け、該內管内にヒータを挿入し、該外管に流入管と流出管とを設けて成り、前記流体供給調整部は、前記加熱部に流体を供給する管路であつて、該管路には開閉弁、流量計、温度センサ、安全弁、継手配管等を設けていることを特徴とする、請求項 1乃 8のいずれかに記載の流体加熱装置。 '

1 0 . 前記ヒータとしてにハロゲンランプを用い、該ハロゲンランプの両端部をばね状支持具を介して前記内管により支持すると共に、該両端部より突出したシール部を前記内管より外に完全に露出させたことを特徴とする請求項 9に記載の流体加熱装置。