JP2009041885A - 流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波用コイルのヒータ容量を、４ＫＷ程度から８ＫＷ程度の大容量にすることが可能になる流体加熱装置を提供する。
【解決手段】加熱エレメント１の加熱部１Ａの周囲に高周波用コイル４を配し、この高周波用コイル４の外周に、絶縁性管体５ａを螺旋状に巻回した被加熱流体経路５で熱交換手段を構成し、この被加熱流体経路５の流体出口側５ｂを加熱エレメント１の流体入口側１ａに連通させて、被加熱流体が、被加熱流体経路５から加熱エレメント１の加熱部１Ａを経るように流すことで被加熱流体を加熱し、被加熱流体経路５を流れる被加熱流体で高周波用コイル４を冷却するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板や液晶表示装置用基板等の基板に対して所要の処理を施す基板処理装置等において、配管を通して基板処理部へ供給されるガスや液体の各種流体（被加熱流体）を加熱するのに使用される流体加熱装置、特に電磁誘導加熱式の流体加熱装置に関する。

基板処理装置、例えば基板の減圧乾燥装置において、基板が収容されて減圧状態にされたチャンバ内へ配管を通してアルコール蒸気、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を供給する場合に、ＩＰＡ蒸気を所定温度に加熱して供給することが必要になる。

ＩＰＡ蒸気を加熱する装置として、一般には、ステンレス鋼等で形成された配管の外周面側に抵抗加熱ヒータを配設し、その抵抗加熱ヒータからの熱伝達により配管を加熱し、配管内を流れるＩＰＡ蒸気を間接的に加熱する装置が使用されているが、最近では、配管内を流れる流体を、電磁誘導を利用して加熱する試みもなされている。

このような電磁誘導を利用して流体を加熱する装置としては、導電性材料によって管状に形成され、被加熱流体が流される配管に両端部がそれぞれ連通接続された発熱曲管と、この発熱曲管の外側に配設され発熱曲管を取り囲むように巻装された高周波用コイルと、この高周波用コイルに高周波電流を流す電源装置部等を備えて構成されたものがある。

そして、この流体加熱装置においては、電源装置部により高周波用コイルに高周波電流が流されると、磁束が発生し、高周波用コイルの内側に配置されて磁界内にある発熱曲管に渦電流を生じ、発熱曲管を形成している導電性材料の固有抵抗によるジュール熱が発生して、発熱曲管が発熱する。この発熱して昇温した発熱曲管内に、配管内を流されてきた被加熱流体が流入すると、被加熱流体は、発熱曲管の内部を通過する間に、発熱曲管によって直接的に加熱され、加熱されて昇温した流体が発熱曲管内から流出して配管内へ流れ込む（特許文献１参照）。
特開２００１−２３５２２８号公報

このような流体加熱装置では、高周波用コイルとしては、一般に、ポリアミドイミド等で絶縁被膜されたリッツ線を３０芯程度撚り合せた導体が使用されている。そして、このリッツ線の耐熱温度は２００℃程度であって、４ＫＷのヒータ容量になる。すなわち、リッツ線の耐熱温度はリッツ線の絶縁被膜の耐熱性に因る。

ポリアミドイミドは最高級の耐熱材であって、耐熱材を変えて耐熱性を出すのは限界に来ている。また、電気抵抗が低い金属線を使用すればよいが、銅より電気抵抗の少ないのは銀しかなく、芯線に銀線を使うことは、コスト的にできない。このために、芯線に銅線を使用せざるを得ない。

この結果、絶縁被膜材の耐熱温度が、ポリアミドイミドの場合の２００℃が限界なので、ヒータ容量が４ＫＷ程度しか使用できず、８ＫＷのような大容量は使用することができない。

上記したように高周波コイルとして使用しているリッツ線に高周波電流が流れるため発熱が大きくなるが、効率の良い冷却方法が無く、ヒータ容量は自然空冷方式による放熱に依存していた。

本発明は、上記した事情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、高周波用コイルのヒータ容量を、４ＫＷ程度から８ＫＷ程度の大容量にすることが可能になる流体加熱装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る流体加熱装置は、被加熱流体が流動する加熱エレメントの外周方に高周波用コイルを配して、この高周波用コイルに高周波電流を流して電磁誘導により被加熱流体を加熱する流体加熱装置であって、高周波用コイルの周部に、この高周波用コイルと熱交換を行い、この高周波用コイルを冷却する電気絶縁性の熱交換手段を配設したことを特徴とする。

かかる構成により、熱交換手段により、高周波用コイルが発生する熱を奪い取ることで、高周波用コイルに冷却効果を与えることができる。このために、高周波用コイルのヒータ容量を、４ＫＷ程度から８ＫＷ程度の大容量にすることが可能になる。

また、本発明に係る流体加熱装置は、上記した本発明に係る流体加熱装置において、熱交換手段は、高周波用コイルの外周に絶縁性管体を螺旋状に巻回した被加熱流体経路で構成してあり、この被加熱流体経路の流体出口側を加熱エレメントの流体入口側に連通させるようにしてもよい。

かかる構成により、熱交換手段による高周波用コイルに対する熱交換は、被加熱流体経路を流れる被加熱流体が高周波用コイルの発生する熱を奪い取ることにより行われ、昇温された被加熱流体は、被加熱流体経路の流体出口側から加熱エレメントの流体入口側に流れる。一方、この加熱エレメントでは、高周波用コイルに高周波電流を流すことにより電磁誘導により被加熱流体が加熱される。したがって、被加熱流体が、被加熱流体経路を流れることで昇温されることで、プレヒート効果を発揮することになる。そして、このように前もって昇温された被加熱流体が加熱エレメント内でさらに加熱されるために、被加熱流体の加熱効率を上げることができる。

また、本発明に係る流体加熱装置は、上記した本発明に係る流体加熱装置において、被加熱流体経路は、高周波用コイルに対する熱交換を、加熱エレメントの流体出口側から流体入口側にかけて行うようにしてもよい。

かかる構成により、加熱エレメントにおいて、その流体入口側から流入した被加熱流体は流体出口側に行くほど加熱されて高温になる。したがって、被加熱流体経路が、高周波用コイルに対する熱交換を、加熱エレメントの流体出口側から流体入口側にかけて行うことにより、加熱エレメントからの輻射熱で加熱された高周波用コイルの冷却が良好になされるし、また、被加熱流体は昇温するために、プレヒート効果を発揮することになり、流体の加熱効率を上げることができる。

また、本発明に係る流体加熱装置は、上記した本発明に係る流体加熱装置において、加熱エレメントは螺旋状の加熱部を有しており、高周波用コイルは、加熱部を取り囲むように配設され且つ電気絶縁性の高周波用コイル固定筒体の外周面にリッツ線を巻装して構成してあり、被加熱流体経路の絶縁性管体をリッツ線の外側に巻回するようにしてもよい。

かかる構成により、被加熱流体を加熱する場合には、高周波用コイルのリッツ線に高周波電流を流す。リッツ線に高周波電流が流されることにより、磁束が発生し高周波用コイルの内側に配置された加熱エレメントの螺旋状の加熱部に渦電流を生じ、加熱エレメントにおいて、その導電性材料の固有抵抗によるジュール熱が発生して加熱部が発熱する。そして、加熱部の流体入口側から流入した被加熱流体は流体出口側に行くほど加熱されて高温になる。したがって、被加熱流体経路が、高周波用コイルに対する熱交換を、加熱エレメントの流体出口側から流体入口側にかけて行うことにより、加熱エレメントからの輻射熱で加熱された高周波用コイルの冷却が良好になされるし、また、被加熱流体は昇温するために、プレヒート効果を発揮することになり、流体の加熱効率を上げることができる。

また、リッツ線の外側に絶縁性管体を巻回することにより、絶縁性管体の表面積が多くなるので、絶縁性管体を流れる被加熱流体の加熱効果を上げることができる。このために、流体加熱装置の小型化が可能になる。

また、本発明に係る流体加熱装置は、上記した本発明に係る流体加熱装置において、被加熱流体経路の流体入口側と加熱エレメントの流体出口側とは同一側に配置するようにしてもよい。

かかる構成により、加熱エレメントを流れる被加熱流体が徐々に加熱され、被加熱流体の温度は、その流体出口側で高くなり、被加熱流体経路を流れる被加熱流体の温度は、その流体入口側が低い。したがって、被加熱流体経路の流体入口側と加熱エレメントの流体出口側とを同一方向にすることにより、加熱エレメントからの輻射熱で加熱された高周波用コイルの冷却が良好になされるし、また、被加熱流体は昇温するために、プレヒート効果を発揮することになり、流体の加熱効率を上げることができる。

また、本発明に係る流体加熱装置は、上記した本発明に係る流体加熱装置において、被加熱流体経路の絶縁性管体の巻数を複数層にしてもよい。

かかる構成により、絶縁性管体の巻数が複数層になるために、高周波用コイルに対する熱交換を効率よく行い、冷却効果を高くすることができる。

また、本発明に係る流体加熱装置は、上記した本発明に係る流体加熱装置において、被加熱流体経路は、加熱エレメントの流体出口側で絶縁性管体を密集させるようにしてもよい。

かかる構成により、絶縁性管体が加熱エレメントの流体出口側で密集するために、高周波用コイルに対する熱交換を効率よく行い、冷却効果を高くすることができる。

また、本発明に係る流体加熱装置は、上記した本発明に係る流体加熱装置において、被加熱流体経路は、その絶縁性管体がリッツ線と交互に配置させるようにしてもよい。

かかる構成により、絶縁性管体とリッツ線とが交互に配するために、リッツ線に対する熱交換を効率よく行い、冷却効果を高くすることができる。

また、本発明に係る流体加熱装置は、上記した本発明に係る流体加熱装置において、熱交換手段は、加熱エレメントを流動する被加熱流体とは別の熱交換用流体を用いて高周波用コイルと熱交換し、この高周波用コイルを冷却するようにしてもよい。

かかる構成により、熱交換手段により、高周波用コイルが発生する熱を奪い取ることで、高周波用コイルに冷却効果を与えることができる。このために、高周波用コイルのヒータ容量を、４ＫＷ程度から８ＫＷ程度の大容量にすることが可能になる。

本発明に係る流体加熱装置によれば、熱交換手段により、高周波用コイルが発生する熱を奪い取ることで、高周波用コイルに冷却効果を与えることができる。このために、高周波用コイルのヒータ容量を、４ＫＷ程度から８ＫＷ程度の大容量にすることが可能になる。

また、本発明に係る流体加熱装置によれば、高周波用コイルの熱交換（冷却）により被加熱流体は昇温してプレヒート効果を発揮することになり、被加熱流体の加熱効率を上げることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１を示し、流体加熱装置の要部縦断面図である。この流体加熱装置は、図示していないが、半導体基板や液晶基板等の基板に対して所要の処理を施す基板処理装置へ被加熱流体としてのＩＰＡ蒸気等のガスや純水、薬液等の液体を供給する流体供給配管（図示せず）の途中に介挿して設けるものである。

この流体加熱装置は、加熱エレメント１と、この加熱エレメント１の外側に、当該加熱エレメント１を取り囲むように配設され電気絶縁材料（例えばガラス）で円筒状に形成された高周波用コイル固定用筒体２と、この高周波用コイル固定用筒体２の外周面にリッツ線３を巻装して構成される高周波用コイル４と、この高周波用コイル４の外周に絶縁性管体５Ａを接触状態で巻装して構成されたコイル状の被加熱流体経路５と、高周波用コイル４に高周波電流を流す電源装置部６を備えている。そして、高周波用コイル４の外周に絶縁性管体５ａを螺旋状に巻回した被加熱流体経路５で熱交換手段が構成してある。

加熱エレメント１は、導電性材料、例えば、ステンレス鋼管によって形成してあり、加熱エレメント１の加熱部１Ａは螺旋状に形成してある。ステンレス鋼管としては、耐腐食性材料であり誘導加熱に適したフェライト系ステンレス鋼が使用され、また誘導加熱の他に閉回路に流れる電流による加熱も作用するので、ＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３０４のようなオーステナイト系ステンレス鋼等も使用し得る。

また、加熱エレメント１の加熱部１Ａをなす螺旋管部分の両端部には、導電性材料からなる短絡棒７の両端部がそれぞれ溶接してあり、加熱エレメント１の両端部同士が短絡棒７によって電気的に接続してある。

コイル状の被加熱流体経路５は加熱エレメント１と同軸であり、この被加熱流体経路５は、被加熱流体の沸点以下で使用する場合に、冷却効果を発揮するものである。被加熱流体経路５は、高周波用コイル４の周りに、シリコンチューブのような絶縁性管体５Ａを巻き付けて構成してある。この場合、被加熱流体経路５を高周波用コイル４に接触させる。また、冷却可能な範囲に離間させるようにしてもよい。

そして、被加熱流体経路５は、絶縁性管体５Ａの流体入口側５ａから高周波用コイル４の周りに巻回して、絶縁性管体５Ａの終端部である流体出口側５ｂが高周波用コイル固定用筒体２を貫通していて、この流体出口側５ｂは加熱エレメント１の流体入口側１ａに連通状態に接続してある。

高周波用コイル４に電気接続された電源装置部６は、高周波電源１０と電源制御器１１とで構成してあり、電源制御器１１はコントローラ１２に接続してある。また、流体加熱装置には、加熱エレメント１の流体出口側１ｂの流路中に熱電対、測温抵抗体、放射温度計等の温度検出体の検出端が挿入された温度検出器（図示せず）が設けてある。この温度検出器により、加熱エレメント１内から流出する被加熱流体の温度が検出される。さらに、この装置には、加熱エレメント１の温度が接触式で検出される温度検出器（図示せず）が設けてある。それぞれの温度検出器から出力きれる温度検出信号はコントローラ１２に入力されるようになっている。コントローラ２４には、電源制御器１１のほか、警報器１３が接続してある。

次に、上記のように構成された流体加熱装置の動作を説明する。

被加熱流体（例えば、ＩＰＡ蒸気等のガス）は、被加熱流体経路５における絶縁性管体５Ａの流体入口側５ａから被加熱流体経路５内を流れて、絶縁性管体５Ａの流体出口側５ｂから加熱エレメント１の流体入口側１ａに流入して加熱エレメント１の流体出口側１ｂから基板処理装置に通じる流体供給配管に供給される。

被加熱流体を加熱する場合には、電源装置部６を駆動させて高周波用コイル４に高周波電流を流す。高周波用コイル４に高周波電流が流されることにより、磁束が発生し高周波用コイル４の内側に配置されて磁界内にある加熱エレメント１の加熱部１Ａに渦電流を生じる。そして、加熱エレメント１において、その導電性材料の固有抵抗によるジュール熱が発生して、加熱エレメント１の加熱部１Ａが発熱する。また、加熱エレメント１と短絡棒７とで形成される閉回路を流れる電流によっても発熱する。

この発熱して昇温した加熱部１Ａ内に被加熱流体が流入すると、被加熱流体は、加熱部１Ａの内壁面からの熱伝達によって加熱され、昇温した被加熱流体が加熱エレメント１内から流出して流体供給配管内へ流れ込む。

この場合、熱交換手段による高周波用コイル４に対する熱交換は、被加熱流体経路５を流れる被加熱流体が高周波用コイル４の発生する熱を奪い取ることで、高周波用コイル４に冷却効果を与える。このために、高周波用コイルのヒータ容量は４ＫＷ程度から８ＫＷ程度の大容量になる。

また、被加熱流体経路５を流れて高周波用コイル４と熱交換し昇温した被加熱流体は、被加熱流体経路５の流体出口５ｂ側から加熱エレメント１の流体入口１ａ側に流れる。一方、この加熱エレメント１では、高周波用コイル４に高周波電流を流すことにより電磁誘導により被加熱流体が加熱される。このように、被加熱流体が、被加熱流体経路５を流れることで昇温されることで、プレヒート効果を発揮する。そして、このように前もって昇温された被加熱流体が加熱エレメント１内でさらに加熱されるために、被加熱流体の加熱効率が上がる。

また、加熱エレメント１において、その流体入口側１ａから流入した被加熱流体は流体出口側１ｂに行くほど加熱されて高温になる。したがって、被加熱流体経路５が、高周波用コイル４に対する熱交換を、加熱エレメント１の流体出口側１ｂから流体入口側１ａにかけて行うことにより、加熱エレメント１からの輻射熱で加熱された高周波用コイル４の冷却が良好になされるし、また、被加熱流体は昇温するために、プレヒート効果を発揮することになり、流体の加熱効率を上げることができる。

また、リッツ線３の外側に絶縁性管体５Ａを巻回することにより、絶縁性管体５Ａの表面積が多くなるので、絶縁性管体５Ａを流れる被加熱流体の加熱効果を上げることができる。

また、加熱エレメント１を流れる被加熱流体が徐々に加熱され、被加熱流体の温度は、その流体出口側１ｂで高くなり、被加熱流体経路５を流れる被加熱流体の温度は、その流体入口側５ａが低い。被加熱流体経路５は、その絶縁性管体５Ａの流体入口側５ａと加熱エレメント１の流体出口側１ｂとは同一方向にあるために、加熱エレメント１からの輻射熱で加熱された高周波用コイル４の冷却が良好になされるし、また、被加熱流体は昇温するために、プレヒート効果を発揮することになり、流体の加熱効率を上げることができる。

また、コントローラ１２においては、予め設定された目標温度と温度検出器によって検出された流体の温度とが比較され、その温度差に対応した制御信号がコントローラ１２から電源制御器１１へ出力されて、加熱エレメント１内から流出する被加熱流体の温度が目標温度となるように、高周波用コイル４に流される電流がフィードバック制御される。

また、コントローラ１２においては、予め設定された警報温度と温度検出器によって検出された加熱エレメント１の温度とが比較され、加熱エレメント１の温度が警報温度を超えた時に、コントローラ１２から警報器１３へ信号が送られて警報器駆動させられる。これにより、加熱エレメント１が異常に温度上昇していることが作業者に報知される。また、加熱エレメント１の温度が警報温度を超えた時に、コントローラ１２から電源制御器１１へ信号が送られて、高周波電源１０から高周波用コイル４への電力の供給が遮断され、あるいは高周波用コイル４の出力が弱められる。

このほかに、加熱エレメント１の温度が警報温度を超えた時に、加熱エレメント１内へ導入される被加熱流体の液量を一時的に増加させる等してもよい。加熱エレメント１内を流れる被加熱流体の温度は、温度検出器によって検出された加熱エレメント１の温度より必ず低いので、このように加熱エレメント１自体の温度を検出して警報器１３を作動させたり高周波用コイル４への電力供給を遮断させたりすることにより、被加熱流体の温度が発火点を超えることがないように確実な制御を行う。

本発明に係る流体加熱装置の実施の形態１によれば、熱交換手段による高周波用コイル４に対する熱交換は、被加熱流体経路５を流れる被加熱流体が高周波用コイル４の発生する熱を奪い取ることで、高周波用コイル４に冷却効果を与えることができる。このために、高周波用コイルのヒータ容量を、４ＫＷ程度から８ＫＷ程度の大容量にすることが可能になる。

また、被加熱流体経路５を流れて高周波用コイル４と熱交換し昇温した被加熱流体は、被加熱流体経路５の流体出口５ｂ側から加熱エレメント１の流体入口１ａ側に流れる。一方、この加熱エレメント１では、高周波用コイル４に高周波電流を流すことにより電磁誘導により被加熱流体が加熱される。このように、被加熱流体が、被加熱流体経路５を流れることで昇温されることで、プレヒート効果を発揮することになる。そして、このように前もって昇温された被加熱流体が加熱エレメント１内でさらに加熱されるために、被加熱流体の加熱効率を上げることができる。

また、本発明に係る流体加熱装置の実施の形態１によれば、加熱エレメント１において、その流体入口側１ａから流入した被加熱流体は流体出口側１ｂに行くほど加熱されて高温になる。したがって、被加熱流体経路５が、高周波用コイル４に対する熱交換を、加熱エレメント１の流体出口側１ｂから流体入口側１ａにかけて行うことにより、加熱エレメント１からの輻射熱で加熱された高周波用コイル４の冷却が良好になされるし、また、被加熱流体は昇温するために、プレヒート効果を発揮することになり、流体の加熱効率を上げることができる。

また、リッツ線３の外側に絶縁性管体５Ａを巻回することにより、絶縁性管体５Ａの表面積が多くなるので、絶縁性管体５Ａを流れる被加熱流体の加熱効果を上げることができる。このために、流体加熱装置の小型化が可能になる。

また、本発明に係る流体加熱装置の実施の形態１によれば、加熱エレメント１を流れる被加熱流体が徐々に加熱され、被加熱流体の温度は、その流体出口側１ａで高くなり、被加熱流体経路５を流れる被加熱流体の温度は、その流体入口側５ａが低い。したがって、被加熱流体経路５の流体入口側５ａと加熱エレメント１の流体出口側１ｂとを同一方向にすることにより、加熱エレメント１からの輻射熱で加熱された高周波用コイル４の冷却が良好になされるし、また、被加熱流体は昇温するために、プレヒート効果を発揮することになり、流体の加熱効率を上げることができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２を図２に示す。

本発明に係る流体加熱装置の実施の形態２は、被加熱流体経路５の絶縁性管体５Ａの巻数を二層にしたものである。そして、他の構成は、上記した本発明に係る流体加熱装置の実施の形態１と同じであるために、説明を省略する。

この場合、被加熱流体経路５の一層目の絶縁性管体５Ａ−１を高周波用コイル４に接触させる。そして、被加熱流体経路５の流体入口側５ａは、二層目の絶縁性管体５Ａ−２の図２において左端部であり、一層目の絶縁性管体５Ａ−１の終端部である流体出口側５ｂが高周波用コイル固定用筒体２を貫通していて、この流体出口側５ｂは加熱エレメント１の流体入口側１ａに連通状態で接続してある。

上記のように、絶縁性管体５Ａの巻数を二層にすることで、高周波用コイル４に対する熱交換を効率よく行い、冷却効果を高くすることができる。なお、絶縁性管体５Ａの巻数は、二層に限らず、三層、四層等複数層でもよい。

（実施形態３）
本発明の実施形態３を図３に示す。

本発明に係る流体加熱装置の実施の形態３は、加熱エレメント１の流体出口側１ｂで被加熱流体経路５の絶縁性管体５Ａを密集させたものである。そして、他の構成は、上記した本発明に係る流体加熱装置の実施の形態１と同じであるために、説明を省略する。

この場合、加熱エレメント１を流れる被加熱流体が徐々に加熱され、被加熱流体の温度は、その流体出口側１ｂで高くなり、被加熱流体経路５を流れる被加熱流体の温度は、その流体入口側５ａが低い。したがって、加熱エレメント１の流体出口側１ｂで絶縁性管体５Ａを密集させることで、高周波用コイル４に対する熱交換を効率よく行い、冷却効果を高くすることができる。

（実施形態４）
本発明の実施形態４を図４に示す。

本発明に係る流体加熱装置の実施の形態４は、被加熱流体経路５において、その絶縁性管体５Ａをリッツ線３と交互に配置させたものである。そして、他の構成は、上記した本発明に係る流体加熱装置の実施の形態１と同じであるために、説明を省略する。

この場合、高周波用コイル固定用筒体２の外周面で、絶縁性管体５Ａとリッツ線３が隣り合わせになるために、被加熱流体経路５を流れる被加熱流体はリッツ線３に対する熱交換を効率よく行い、冷却効果を高くすることができる。

（実施形態５）
本発明の実施形態５を図５に示す。

本発明に係る流体加熱装置の実施の形態５は、その熱交換手段が、加熱エレメント１を流動する被加熱流体とは別の熱交換用流体を用いて高周波用コイル４と熱交換し、この高周波用コイル４を冷却するようにしたものである。

すなわち、加熱エレメント１は螺旋状の加熱部１Ａを有しており、加熱部１Ａの両端部には、導電性材料からなる短絡棒７の両端部がそれぞれ溶接してあり、加熱エレメント１の両端部同士が短絡棒７によって電気的に接続してある。また、高周波用コイル４は、加熱エレメント１を取り囲むように配設され電気絶縁材料（例えばガラス）で円筒状に形成された高周波用コイル固定用筒体２の外周面にリッツ線３を巻装して構成してあり、また、被加熱流体経路５は、高周波用コイル４の外周に絶縁性管体５Ａを巻装して構成してある。

したがって、高周波用コイル４に高周波電流が流されることにより、磁束が発生し高周波用コイル４の内側に配置されて磁界内にある加熱エレメント１の加熱部１Ａに渦電流を生じる。そして、加熱エレメント１において、その導電性材料の固有抵抗によるジュール熱が発生して加熱部１Ａが発熱する。また、加熱エレメント１と短絡棒７とで形成される閉回路を流れる電流によっても発熱する。

この発熱して昇温した加熱部１Ａ内に被加熱流体が流入すると、被加熱流体は、加熱部１Ａの内部を通過する間に、加熱部１Ａの内壁面からの熱伝達によって加熱され、昇温した被加熱流体が加熱エレメント１内から流出して流体供給配管内へ流れ込む。

また、被加熱流体経路５には、その流体入口側５ａから熱交換用流体、例えば、冷却水、冷却油等が流体出口側５ｂに流れて、高周波用コイル４が発生する熱を奪い取ることで、高周波用コイル４に冷却効果を与える。このために、高周波用コイル４のヒータ容量を、４ＫＷ程度から８ＫＷ程度の大容量にすることが可能になる。

本発明に係る流体加熱装置によれば、高周波用コイルのヒータ容量を、４ＫＷ程度から８ＫＷ程度の大容量にすることが可能になるという効果を有し、半導体基板や液晶表示装置用基板等の基板に対して所要の処理を施す基板処理装置等へ供給されるガスや液体の各種流体を加熱するのに使用される流体加熱装置として有用である。

本発明の実施形態１を示し、流体加熱装置の要部縦断面図である。 本発明の実施形態２を示し、流体加熱装置の要部縦断面図である。 本発明の実施形態３を示し、流体加熱装置の要部縦断面図である。 本発明の実施形態４を示し、流体加熱装置の要部縦断面図である。 本発明の実施形態５を示し、流体加熱装置の要部縦断面図である。

符号の説明

１ 加熱エレメント
１Ａ 加熱部
１ａ 流体入口側
１ｂ 流体出口側
２ 高周波用コイル固定用筒体
３ リッツ線
４ 高周波用コイル
５ 被加熱流体経路（熱交換手段）
５Ａ 絶縁性管体（熱交換手段）
５Ａ−１ 一層目の絶縁性管体（熱交換手段）
５Ａ−２ 二層目の絶縁性管体（熱交換手段）
５ａ 流体入口側
５ｂ 流体出口側
６ 電源装置部
１０ 高周波電源
１１ 電源制御器
１２ コントローラ
１３ 警報器

Claims (9)

1. 被加熱流体が流動する加熱エレメントの外周方に高周波用コイルを配して、この高周波用コイルに高周波電流を流して電磁誘導により前記被加熱流体を加熱する流体加熱装置であって、
   前記高周波用コイルの周部に、この高周波用コイルと熱交換を行い、この高周波用コイルを冷却する電気絶縁性の熱交換手段を配設したことを特徴とする流体加熱装置。
2. 前記熱交換手段は、前記高周波用コイルの外周に絶縁性管体を螺旋状に巻回した被加熱流体経路で構成してあり、この被加熱流体経路の流体出口側を前記加熱エレメントの流体入口側に連通させたことを特徴とする請求項１に記載の流体加熱装置。
3. 前記被加熱流体経路は、前記高周波用コイルに対する熱交換を、前記加熱エレメントの流体出口側から流体入口側にかけて行うことを特徴とする請求項２に記載の流体加熱装置。
4. 前記加熱エレメントは螺旋状の加熱部を有しており、前記高周波用コイルは、前記加熱部を取り囲むように配設され且つ電気絶縁性の高周波用コイル固定筒体の外周面にリッツ線を巻装して構成してあり、前記被加熱流体経路の前記絶縁性管体を前記リッツ線の外側に巻回するようにしたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の流体加熱装置。
5. 前記被加熱流体経路の前記流体入口側と前記加熱エレメントの前記流体出口側とは同一側に配置してあることを特徴とする請求項４に記載の流体加熱装置。
6. 前記被加熱流体経路の前記絶縁性管体の巻数を複数層にしたことを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れかの一に記載の流体加熱装置。
7. 前記被加熱流体経路は、前記加熱エレメントの前記流体出口側で前記絶縁性管体が密集させてあることを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れかの一に記載の流体加熱装置。
8. 前記被加熱流体経路は、その絶縁性管体を前記リッツ線と交互に配置させてあることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の流体加熱装置。
9. 前記熱交換手段は、前記加熱エレメントを流動する被加熱流体とは別の熱交換用流体を用いて前記高周波用コイルと熱交換し、この高周波用コイルを冷却するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の流体加熱装置。
   
   

Images