JP3043543U - 液体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で加熱能力が高く、製造が簡単でコスト
が低く、しかも加熱能力を容易に変更可能な液体加熱装
置を提供する。 【解決手段】 入口と出口を有し、加熱されるべき液体
を通過させる透光性の内管と、内管の外側に内管を囲繞
するように、所定の間隔を隔てて配設され、入口と出口
とを有し、液体を通過させる環状の管からなる透光性の
外管と、外管と内管との間に形成される空間内に配設さ
れた複数の放射加熱体と、外管の開口端部に配設された
支持板とを具備し、支持板は、内管と、放射加熱体と、
外管とが所定の間隔を隔てて配置されるようになし、少
なくとも前記放射加熱体を挿通する孔を具備している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する分野】

本考案は、液体加熱装置に係り、特に、腐食性薬液等の温度制御に用いられる 液体加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

強腐食性薬液を一般産業用に用いる場合は、液温によって反応速度が大幅に変 化するため、常に、液温の制御には綿密な注意を払う必要がある。 そこで、液温の制御を行うために恒温槽等の各種の温度制御装置が開発されて いる。

【０００３】 このような温度制御装置の配管部には、腐蝕性の強い薬液が通過するため、配 管部には耐腐蝕性材料であるフッ素樹脂等が用いられ、熱交換部にも薬液に対し て耐性を持たせるため各種の工夫がなされている。 その中で、熱源としてハロゲンランプを用いた液体加熱装置では以下のような 提案がなされている。 図７に示すように、液体加熱装置５０は、その全体が透明石英ガラスからなり 、処理液導入口５１と排出口５２とを有する外管５３内に複数の円筒状の透明石 英ガラスからなる内管５４を挿通し、各内管５４内に熱源としてのハロゲンラン プ５５をそれぞれ設置したものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この従来の液体加熱装置５０では、処理液導入口５１と排出口 ５２とを有する外管５３にハロゲンランプ５５を設置するための円筒状の内管５ ４を複数挿通する構造上、透明石英ガラス管からなる外管５３に内管挿通孔を形 成し内管５４を外管５３に溶接する等、種々の難しい加工をしなければならない という問題があった。 特に加熱能力を高めるためには熱源であるハロゲンランプ５５の本数を増やす 必要があるが、従来の構造では、内管５４の数を増やさなければならず、加工が 困難であり高度の溶接技能を要するため、これがコストの高騰の原因となってい る。 また、この液体加熱装置５０は、ハロゲンランプ５５が外管５３の内側に配設 される構造である以上、その設置可能本数は外管５３の内径と内管５４の外径と の関係によって制約され、加熱能力の増加に対して制約があり、小型化も困難で あった。

【０００５】 また、必要に応じてハロゲンランプ５５の本数を増減したい場合、内管５４の 数を後からでは増減できないため、コスト面で無駄が避けられず、各種要求に対 してフレキシブルに対応できなかった。

【０００６】 本考案は、前記実情に鑑みてなされたもので、小型で加熱能力が高く、製造が 簡単でコストが低く、しかも加熱能力を容易に変更可能な液体加熱装置を提供す ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

そこで本考案の液体加熱装置では、入口と出口を有し、加熱されるべき液体を 通過させる透光性の内管と、前記内管の外側に前記内管を囲繞するように、所定 の間隔を隔てて配設され、入口と出口とを有し、前記液体を通過させる透光性の 外管と、前記外管と前記内管との間に形成される空間内に配設された複数の放射 加熱体と、前記外管の開口端部に配設された支持板であって、前記内管と、前記 放射加熱体と、前記外管とがそれぞれ所定の間隔を隔てるように配置されるとと もに、少なくとも前記放射加熱体を挿通する孔が形成された支持板とを具備して いる。

【０００８】

【考案の実施の形態】

図１で示す本考案実施例の液体加熱装置１１は、半導体ウェハの湿式洗浄工程 における薬液処理装置の温度制御システムで用いられるものである。 この薬液処理装置１０は、処理液１６が充填された処理槽１２から配管１３を 介して、ポンプ１４によって処理液１６を循環し、液体加熱装置１１で熱交換を 行い、フィルタ１５を介して温度制御およびパーティクル除去のなされた処理液 １６を処理槽１２に戻すように構成されている。

【０００９】 本考案の第１の実施例として示す液体加熱装置１１は、図２に示すように、入 口７と出口８を有し、加熱されるべき液体９を通過させる透光性の内管１と、内 管１の外側に内管１を囲繞するように、所定の間隔を隔てて配設され、入口５と 出口６とを有し、液体９を通過させる環状の管からなる透光性の外管２と、当該 外管２と内管１との間に形成される空間内に配設された６本のハロゲンランプ３ と、外管２の開口端部２ｃ、２ｄに配設された支持板４、１８とから構成されて いる。

【００１０】 このうち、内管１は、支持板４、１８の中心部にそれぞれ形成された内管挿通 用の孔４ｃ、１８ｃ内に挿通し、支持板４、１８にて保持される透光性の石英ガ ラス管で、両端部には、図示せぬ配管を介して、外管２の出口６に連通する入口 ７と、液体加熱装置１１の外部に連通する出口８が配設されている。 一方、外管２は、ハロゲンランプ３の透明ガラス管３ａを囲繞するように配設 される内周面２ａと、支持板４、１８にて保持される外周面２ｂとからなる透光 性の石英ガラスで形成された中空環状の管であり、外周面２ｂには、支持板４の 外フリンジ４ａに形成された入り口挿通用の孔４ｅに挿通し、液体加熱装置１１ の外部に連通する入口５と、支持板１８の外フリンジ１８ａに形成された図示せ ぬ出口挿通用の孔に挿通し、図示せぬ配管を介して内管１の入口７に連通する出 口６とが配設されている。

【００１１】 また、放射加熱体を構成するハロゲンランプ３は、ハロゲン含有ガスの封入さ れた透明ガラス管３ａと、この透明ガラス管３ａ内に配設されたフィラメント３ ｂと、その両端に配設され、フィラメント３ｂに電圧を印加する電極端子部３ｃ とから構成される。各電極端子部３ｃは、支持板４、１８にそれぞれ形成された ６個の挿通孔４ｄ、１８ｄにそれぞれ挿通し、図２で示すように、支持板４の外 側に突出している。 次に、支持板４、１８は、それぞれ外管２の開口部２ｅ、２ｆを塞ぐように配 設され、その内面が鏡面加工された金属板であり、それぞれ外管２を保持する外 フリンジ４ａ、１８ａと、内管１を保持する内フリンジ４ｂ、１８ｂとを配設し ている。また、一方の支持板４には、外フリンジ４ａに外管２の入り口５を挿通 する入り口挿通用の孔４ｅが形成されており、他方の支持板１８には、外フリン ジ１８ａに出口６を挿通する図示せぬ出口挿通用の孔が形成されている。

【００１２】 また支持板４、１８を代表して支持板１８について図２のＡ−Ａ拡大断面図の 図３で示すが、支持板４、１８の断面は円形状であり、中央にそれぞれ内管１を 挿通する内管挿通用の孔４ｃ、１８ｃが形成されているとともに、この内管挿通 用の孔４ｃ、１８ｃの外周に、放射状に等間隔で、ハロゲンランプ３の電極端子 部３ｃの両端を挿通するためのハロゲンランプ挿通用の孔４ｄ、１８ｄがそれぞ れ６つ形成されている。

【００１３】 この支持板４、１８によれば、内管１の両端をそれぞれ支持板４、１８の内管 挿通用の孔４ｃ、１８ｃに挿通することにより、内管１を位置決め固定できる。 また、各ハロゲンランプ３の両端の電極端子部３ｃをそれぞれ支持板４、１８の ハロゲンランプ挿通用の各孔４ｄ、１８ｄに挿通することにより、図２および図 ２のＢ−Ｂ拡大断面図で示す図４のように、各ハロゲンランプ３を内管１の外周 面から一定の間隔を隔てて位置決め固定できる。なお、これにより、各ハロゲン ランプ３の透明ガラス管３ａと内管１の間には、空間Ｓが形成される。 また、外管２の入り口５を一方の支持板４の外フリンジ４ａの入り口挿通用の 孔４ｅに挿通し、外管２の出口６を他方の支持板１８の外フリンジ１８ａの図示 せぬ出口挿通用の孔に挿通するとともに、両方の外フリンジ４ａ、１８ａで外管 ２の開口端部２ｃ、２ｄを狭持し、さらに外管２の外周面２ｂを両方の支持板４ 、１８の外フリンジ４ａ、１８ａにて保持することにより、外管２を内管１およ び各ハロゲンランプ３からそれぞれ一定の間隔にて位置決め固定することができ る。 なお、これにより各ハロゲンランプ３の透明ガラス管３ａと外管２の内周面２ ａとの間には、空間Ｐが形成される。

【００１４】 この液体加熱装置１１によると、外管１の入り口５から流入された液体９が外 管２の出口６に向けて通過する際に、ハロゲンランプ３から空間Ｐを介して放射 される放射熱によって液体９を加熱することができる。また、その後、外管２内 で加熱された液体９を、内管１の入口７に流入させ内管１の出口８に向けて通過 させる際に、ハロゲンランプ３から空間Ｓを介して放射する放射熱によってさら に加熱することができる。

【００１５】 このように、本考案の液体加熱装置１１では、熱源であるハロゲンランプ３の 内側と外側にそれぞれ空間Ｓ、空間Ｐを介して内管１、外管２を配設したから、 ハロゲンランプ３の放射熱をハロゲンランプ３の内側と外側の両側で吸収するこ とができ、これにより損失熱を減少させ、熱交換効率を向上させることができる 。

【００１６】 また、液体９を通過させる配管を内管１と内管１を所定の空間を介し囲繞する 外管２とで構成し、支持板４、１８により各ハロゲンランプ３を内管１、外管２ から夫々空間Ｓ、空間Ｐを隔てて配設したため、加熱体であるハロゲンランプ３ との接触を避けることができ、内管１および外管２の局部的な加熱による破損事 故を回避できるとともに、放射熱によってのみ安全に効率良く液体９を加熱する ことができる。

【００１７】 また、支持板４、１８の内面は鏡面加工されているため、空間Ｓ、または空間 Ｐを介してそれぞれ外管２の両端の開口部２ｅ、２ｆから外部に向けて放出する ハロゲンランプ３の光を支持板４、１８の鏡面で反射させ、装置外への熱放散を 抑制すると共に、反射光をも内管１および外管２内の液体９に導くことにより損 失熱を減少させ、熱交換効率を向上させることができる。

【００１８】 また、各ハロゲンランプ３の電極端子部３ｃが支持板４、１８の外側に突出し ているため、電極端子部３ｃは外気によって冷却されるので、電極端子部３ｃの 過熱によるハロゲンランプ３の寿命低下も避けることができる。

【００１９】 また、本考案では、液体加熱装置１１に支持板４、１８を配設して内管１と外 管２の間に空間を形成し、この空間内にハロゲンランプ３を、内管１と外管２と からそれぞれ所定の間隔を隔てて放射状に配設したため、従来のような石英ガラ ス管の内側にハロゲンランプを配設する場合に較べハロゲンランプの本数を容易 に増やすことができ、加熱能力を容易に高めることができる。

【００２０】 また、従来のように、石英ガラス管の内側に放射加熱体挿通用の内管を形成す る必要がないため、製造に際し、内管を加工する段階で、設置するハロゲンラン プの本数を事前に決定する必要はない。したがって、この構造では、必要に応じ て支持板のみを取り替えることによりハロゲンランプの数を変更し、容易に加熱 能力を適宜変更することができる。

【００２１】 また、図７に示した従来の装置のように、石英ガラス管にハロゲンランプを挿 通する放射加熱体挿通用の孔を形成する加工を行う必要がないなど、装置構造が 単純となり、製造コストを低くすることができる。

【００２２】 また、前記実施例では放射加熱体としてハロゲンランプ３を６本配設したが、 必要に応じて適宜変更可能である。 なお、この複数の放射加熱体のうち必要に応じて加熱する放射加熱体を選定し 、給電を制御することにより、パワーを調整することも可能である。

【００２３】 前記実施例では、加熱手段から所定の間隔を隔てて配管、すなわち内管１およ び外管２を配設し、放射熱によって加熱する構造を採用するとともに、放射加熱 体として近赤外線光を出力するハロゲンランプ３で構成し、配管である内管１お よび外管２にはこの近赤外線光を透過する透光性の石英ガラス管を使用するため 、配管自体が光を吸収して、温度が上昇することもない。したがって、配管が急 激な温度上昇により損傷を受けるおそれもない。 なお、前記実施例では、放射加熱体をハロゲンランプ３としたが、これに限定 されることなく、他の放射加熱体、例えば赤外線加熱体で構成してもよい。 また、前記実施例では、配管を石英ガラス管で構成したが、使用目的に応じた 耐薬品性、耐熱性および耐圧性を有し、放射熱を透過する材料であればよい。 さらに、この実施例の液体加熱装置１１の外側を断熱材で包むようにすれば、 外管２から熱伝導や輻射による外側への熱放散を抑制し、液体加熱装置の熱交換 効率をさらに高めることができる。

【００２４】 また、前記実施例では、内管１と外管２と支持板４、１８とを夫々別体として 形成し、支持板の外フリンジ４ａ、１８ａ、内フリンジ４ｂ、１８ｂ等により夫 々を位置決め固定したが、これに限定されず、支持板を、ガラスで構成し、内管 １および外管２の少なくともいずれか一方と一体形成してもよい。 たとえば、図２で示す第１の実施例の液体加熱装置１１の外管２と支持板４、 １８に代えて、図２と同一部分を同一符号で示す図５で本考案の第２の実施例と して示す液体加熱装置２１のように、支持板と外管とを一体形成した石英ガラス からなる配管２２を配設してもよい。 また、図２で示す第１の実施例の液体加熱装置１１の内管１、外管２、支持板 ４、１８および図示せぬ配管に代えて、図２と同一部分を同一符号で示す図６で 、本考案の第３の実施例として示す液体加熱装置２６のように、支持板、内管、 外管および図示せぬ配管とを一体形成した石英ガラスからなる配管２７を配設し てもよい。 このような第２の実施例の液体加熱装置２１および第３の実施例の液体加熱装 置２６では、装置構造が単純になり、組み立て工程を削減でき、製造コストを低 くすることができる。

【００２５】 また、第１の実施例として示した液体加熱装置１１では、図３で示す支持板４ 、１８にそれぞれ内管挿通用の孔４ｃ、１８ｃと放射加熱体挿通用の孔４ｄ、１ ８ｄを形成し、内管１を内管挿通用の孔４ｃ、１８ｃに挿通し、ハロゲンランプ ３を放射加熱体挿通用の孔３ｄ、１８ｄに挿通するようにしたが、本考案の液体 加熱装置は、支持板４、１８にそれぞれ少なくともハロゲンランプ３を挿通する ハロゲンランプ挿通用の孔を形成したものであればよい。 たとえば、入り口７および出口８を内管１の周面に配設し、ハロゲンランプ挿 通用の孔のみを形成した支持板に、ハロゲンランプ３を挿通するとともに、内管 １の両端を係止させるようにしてもよい。このようにすれば、内管１を支持板で 保護し、また内管１を支持することができるので、第１の実施例の液体加熱装置 １１と同様の効果が得られるとともに、機械的強度の高い、安定した液体加熱措 置を提供することができる。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案の液体加熱装置によれば、液体を通過させる 配管を、内管と内管を所定の空間を介して囲繞する外管とで構成し、支持板によ りハロゲンランプを内管、外管から夫々空間を隔てて配設したため、従来のよう にガラス管にハロゲンランプを設置するための円筒状の管を挿通する必要はなく 、ガラス管に円筒状の管を挿通する孔を形成し円筒状の管を溶接する等の種々の 難しい加工が不要で、安価に製造することが可能となる。

【００２７】 また、加熱能力を高めるために熱源であるハロゲンランプの本数を増やす場合 であっても、本考案の液体加熱装置によれば、ガラス管に円筒状の管を挿通する 孔を形成し円筒状の管を溶接する等の種々の難しい加工が不要で、配管であるガ ラス管の構造が単純であるため、製造に際し、高度のガラス溶接技能を要しない 。したがって、製造コストを低くすることができる。

【００２８】 また、本考案の液体加熱装置では、液体を通過させる配管を内管と内管を所定 の空間を介して囲繞する外管とで構成し、支持板によりハロゲンランプを内管、 外管から夫々空間を隔てて放射状に配設する構造であるため、配管を加工する段 階で、放射加熱体の本数を事前に決定する必要もなく、必要に応じて放射加熱体 の配設数を変更し、また、必要に応じてこの配設された複数の放射加熱体のうち 加熱する放射加熱体を選定して使用することも可能であるから、加熱能力を適宜 変更することができる。

【００２９】 また、本考案の液体加熱装置は放射加熱体を配管である内管と外管とから所定 の空間を介して配設し、内管の外周に放射状に配設する構造であるため、従来の ように放射加熱体の設置本数が配管であるガラス管の内径によって制約されると いうことはなく、加熱能力の増加を図ることが可能である。

【００３０】 また、熱源であるハロゲンランプの内側と外側にそれぞれ空間を介して内管、 外管を配設したから、ハロゲンランプの放射熱をハロゲンランプの内側と外側の 両側で吸収することができ、これにより損失熱を減少させ、熱交換効率を向上さ せることができる。

【００３１】 また、本考案の液体加熱装置によれば、放射熱によって加熱するとともに、ハ ロゲンンランプから外部に逃げる光を支持板で反射させてその熱放散を抑制する ように構成したため、小型を維持しつつ、熱交換効率を高くすることができる。 また、放射加熱体をハロゲンランプなどの近赤外線光を発するもので構成し、配 管にはこの近赤外線光を透過する石英ガラス管を用いれば、配管自体が光を吸収 して温度が上昇することもなく、これにより配管が急激な温度上昇により損傷を 受けるおそれもなく安全である。

【００３２】 したがって、本考案では、小型で加熱能力が高く、制作が簡単で製造コストが 低く、加熱能力を容易に変更可能な、液体加熱装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施例の加熱装置が用いられる薬液処理
システムを示す図

【図２】本考案の第１の実施例の液体加熱装置を示す図

【図３】図２のＡ−Ａ拡大断面図

【図４】図２のＢ−Ｂ拡大断面図

【図５】本考案の第２の実施例の液体加熱装置を示す図

【図６】本考案の第３の実施例の液体加熱装置を示す図

【図７】従来例の液体加熱装置を示す図

【符号の説明】

１…内管 ２…外管 ２ｃ、２ｄ…開口端部 ３…ハロゲンランプ ３ａ…石英ガラス管 ３ｂ…フィラメント ３ｃ…電極端子部 ４、１８…支持板 ５…外管の入り口 ６…外管の出口 ７…内管の入り口 ８…内管の出口 ９…液体 １１、２１、２６…液体加熱装置 ２２、２７…配管 Ｓ…空間 Ｐ…空間

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口と出口を有し、加熱されるべき液体
   を通過させる透光性の内管と、 前記内管の外側に前記内管を囲繞するように、所定の間
   隔を隔てて配設され、入口と出口とを有し、前記液体を
   通過させる透光性の外管と、 前記外管と前記内管との間に形成される空間内に配設さ
   れた複数の放射加熱体と、 前記外管の開口端部に配設された支持板であって、前記
   内管と、前記放射加熱体と、前記外管とがそれぞれ所定
   の間隔を隔てるように配置されるとともに、少なくとも
   前記放射加熱体を挿通する孔が形成された支持板とを具
   備してなることを特徴とする液体加熱装置。
2. 【請求項２】 前記放射加熱体は、ハロゲンランプであ
   ることを特徴とする請求項１記載の液体加熱装置。
3. 【請求項３】 前記支持板は、内面が鏡面仕上の金属で
   構成されていることを特徴とする請求項１または２記載
   の液体加熱装置。
4. 【請求項４】 前記支持板は、ガラスで構成され、前記
   内管および前記外管の少なくともいずれか一方と一体形
   成されていることを特徴とする請求項１または２記載の
   液体加熱装置。