(57)【要約】【課題】 パイプなどの被加熱ガス通路形成部材本体内のガスを加熱するに際して、加熱効率を向上させることができるガス加熱方法およびこのような加熱方法を容易に行うことを可能とする被加熱ガス通路形成部材を提供する。【解決手段】  被加熱ガス通路形成部材1は、外部から加熱される中空状本体3と、被加熱ガスが内部を通過可能な多孔金属材料11によって形成されかつ本体3内部に密接して挿入された保熱材4とからなる。被加熱ガスを被加熱ガス通路形成部材1の内部に導入し、被加熱ガス通路形成部材1を外部から加熱手段2により加熱する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱ガスが通される被加熱ガス通路形成部材本体の内部に、被加熱ガスが通過可能な保熱材を密接して挿入するとともに、被加熱ガス通路形成部材本体を外部から加熱手段により加熱することを特徴とするガス加熱方法。
【請求項２】
保熱材が、多孔金属材料から形成された請求項１のガス加熱方法。
【請求項３】
保熱材が、多孔金属材料と金属製芯材とから形成された請求項１のガス加熱方法。
【請求項４】
多孔金属材料は、切起しを有する多孔金属箔が渦巻き状に積層されたものである請求項２または３のガス加熱方法。
【請求項５】
外部から加熱される中空状本体と、被加熱ガスが内部を通過可能に形成されかつ本体内部に密接して挿入された保熱材とからなる被加熱ガス通路形成部材。
【請求項６】
保熱材が、多孔金属材料から形成された請求項５の被加熱ガス通路形成部材。
【請求項７】
保熱材が、多孔金属材料と金属製芯材とから形成された請求項５の被加熱ガス通路形成部材。
【請求項８】
多孔金属材料は、切起しを有する多孔金属箔が渦巻き状に積層されたものである請求項６または７の被加熱ガス通路形成部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体製造用等に使用されるガスを所定の温度に加熱するためのガス加熱方法および半導体製造用等に使用されるガスを所定の温度に加熱する際に使用される被加熱ガス通路形成部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置で使用される配管においては、所定の処理温度にガスを加熱しなければならない場合があり、このため、パイプをテープヒータで巻き、外部からパイプを加熱することが一般的に行われている。
【０００３】
また、特許文献１には、内外２重管として、加熱、冷却または保温効果を向上させた屈曲自在な配管部材が記載されている。
【特許文献１】実開平１−９１１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のガス加熱方法では、ガスの加熱温度が例えば２００℃〜３００℃程度になると、外部からパイプ（被加熱ガス通路形成部材本体）を加熱するだけでは、必要な温度が得られないことがあり、また、ヒータの電力を上げて対応する場合には、エネルギーコストが高く付くという問題があった。また、特許文献１のものでは、保温効果には優れているものの、外部からの加熱に対しては十分なものとは言えず、さらなる改良が必要である。
【０００５】
この発明の目的は、パイプなどの被加熱ガス通路形成部材本体内のガスを加熱するに際して、加熱効率を向上させることができるガス加熱方法およびこのような加熱方法を容易に行うことを可能とする被加熱ガス通路形成部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によるガス加熱方法は、被加熱ガスが通される被加熱ガス通路形成部材本体の内部に、被加熱ガスが通過可能な保熱材を密接して挿入するとともに、被加熱ガス通路形成部材本体を外部から加熱手段により加熱することを特徴とするものである。
【０００７】
この発明による被加熱ガス通路形成部材は、外部から加熱される中空状本体と、被加熱ガスが内部を通過可能に形成されかつ本体内部に密接して挿入された保熱材とからなるものである。
【０００８】
この発明によるガス加熱方法および被加熱ガス通路形成部材において、被加熱ガス通路形成部材本体は、通常、パイプとされるが、パイプを接続する管継手や通路が形成されたブロックであってもよい。また、保熱材は、多孔金属材料から形成されることがあり、保熱材は、多孔金属材料と金属製芯材とから形成されることもある。
【０００９】
多孔金属材料としては、切起し付き多孔金属箔の積層体が好ましいが、バインダ入りの金属粒子材料を加熱焼結した多孔質金属焼結体であってもよく、また、メッシュを通路方向に積層したものとしてもよい。要するに、熱伝導率が高くかつ十分なガスとの接触面積が確保されるものであれば、種々の材料を多孔金属材料として使用することができる。金属は、例えば、被加熱ガスと反応しにくいステンレス鋼とされるが、熱伝導性を重視して銅などとしてもよく、チタンやその他の金属であってもよい。また、加熱手段は、例えば、マイクロヒータ、テープヒータなどと称されているフレキシブルなヒータが好ましく、そのほか、被加熱ガス通路形成部材本体の輪郭形状に適合可能な種々の加熱手段を使用することができる。
【００１０】
切起し付き多孔金属箔は、縦横所定間隔で多数の切起しが形成された金属箔であり、金属箔の厚みは、１０〜１００μｍ程度が好ましく、切起しの大きさは、例えば、孔の１辺が２００〜７００μｍ、孔の他辺が２００〜７００μｍの正方形または長方形とされ、高さ（突出量）が２００〜６００μｍとされる。また、切起しの数は、２００〜６００個／ｃｍ２程度とされる。切起しの大きさや数は、通路径、通路長さ、圧損などを考慮して、適宜なものが選択される。
【００１１】
上記の切起し付き多孔金属箔を渦巻き状に積層するに際しては、切起しの先端と隣の層の金属箔とが接触するように密に重ね合わせられる。この場合、金属製芯材を用いてもよい。切起し付き多孔金属箔の渦巻き状の積層体の通路方向の長さは、本体の長さと同じである必要はなく、複数個の積層体が間隔を置かずにまたは間隔を置いて本体内に直列状に配置されているようにしてもよい。切起し付き多孔金属箔の渦巻き状の積層体は、１枚の金属箔から得ることができるため、熱伝導性に優れており、被加熱ガス通路形成部材本体を外部から加熱した場合に、その内部の保熱材までがほぼ同じ温度に加熱される。被加熱ガスは、隣り合う切起し間に形成された空間および切起しのために形成された孔を通路として、被加熱ガス通路形成部材の一端から他端へと流れ、この間に、高温の被加熱ガス通路形成部材から熱をもらって所定温度に昇温される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のガス加熱方法によると、パイプなどの被加熱ガス通路形成部材本体の内部に保熱材が密接して挿入されているので、被加熱ガス通路形成部材本体を外部から加熱することにより、被加熱ガス通路形成部材本体の熱が保熱材に伝導し、保熱材も被加熱ガス通路形成部材本体とほぼ同じ温度に加熱され、被加熱ガスは、この保熱材を通過する間に効率よく所定温度まで加熱される。したがって、保熱材無しのものに比べて、被加熱ガス通路形成部材本体の加熱長さを短くしても、同程度の加熱を行うことができる。
【００１３】
また、この発明の被加熱ガス通路形成部材によると、中空状本体の内部に保熱材が密接して挿入されているので、この被加熱ガス通路形成部材本体を外部から加熱することにより、本体の熱が保熱材に伝導し、保熱材も本体とほぼ同じ温度に加熱され、被加熱ガスは、この保熱材を通過する間に効率よく所定温度まで加熱される。したがって、保熱材無しのものに比べて、被加熱ガス通路形成部材本体の加熱長さを短くしても、同程度の加熱を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１５】
図１および図２は、この発明のガス加熱方法を実施するのに好適な被加熱ガス通路形成部材を示している。
【００１６】
この被加熱ガス通路形成部材(1)は、テープヒータ(2)などによって外部から加熱されるパイプ本体(3)と、被加熱ガスが内部を通過可能な多孔金属材料によって形成されかつパイプ本体(3)内部に密接して挿入された保熱材(4)とからなる。
【００１７】
保熱材(4)は、切起し(11a)付き多孔金属箔(11)（厚み５０μｍ）が渦巻き状に積層されたものとされている。したがって、１枚の金属箔(11)で形成されているために、熱伝導性に非常に優れており、しかも、切起し(11a)によって隣り合う層間の接触は、金属箔(11)の平面同士が接触する面接触でなく点接触となっており、ガスの通過間隙が十分確保され、圧損も少ないものとなっている。このような切起し(11a)付き多孔金属箔(11)は、例えば、金属箔材料を各円筒面に多数の突起を有する１対のローラ間に通すことにより得ることができる。
【００１８】
パイプ本体(3)の出口側端部には、フィルタ(5)が配置されている。フィルタ(5)は、金属フィルタとされており、このフィルタ(5)がテープヒータ(2)からの熱を受けることによって、フィルタ(5)部分における温度低下が防止されている。
【００１９】
図２において、二点鎖線で示しているのは、金属製芯材(12)であり、保熱材(4)は、必要に応じて、多孔金属材料である切起し(11a)付き多孔金属箔(11)と金属製芯材(12)とから構成される。
【００２０】
図４に、２００℃に加熱した被加熱ガス通路形成部材にガスを流したときの温度変化の測定結果を示す。図３は、この測定を行うための試験装置のフロー図を示しており、試験条件は、試験流体が窒素ガス、試験圧力の一次側が３００ｋＰａ、二次側が大気開放、試験流量が５ＳＬＭであり、試験ラインを設定温度（２００℃）に昇温後、安定を確認して温度測定ポイントの温度を記録した。
【００２１】
図３に示すように、試験装置は、被加熱ガスを減圧弁(21)、フィルタ(22)、流量調整弁(23)およびマスフローメータ(24)を介して被加熱ガス通路形成部材(1)に導入し、流量調整弁(25)を介して大気開放する構成とされており、被加熱ガス通路形成部材(1)の入口でのガス温度および出口でのガス温度が温度センサ(26)(27)で測定可能とされている。加熱ガス通路形成部材(1)は、長さ約１６０ｍｍの範囲で加熱されており、加熱手段としては、坂口電熱社製のマイクロヒータ（シース径１ｍｍ、電気容量３００Ｗ、抵抗１３３．３Ω）を使用した。
【００２２】
図４から分かるように、保熱材無しのものでは、外部設定温度２００℃に対し、１００℃程度までしか温度が上昇せず、これに対し、本発明の保熱材(4)有りの被加熱ガス通路形成部材(1)によると、１５０℃程度まで温度が上昇しており、加熱効率が大幅に上昇している。
【００２３】
なお、上記の切起し(11a)付き多孔金属箔(11)の積層体を円柱状の金属製芯材(12)に巻き付けた構成とすることで、中心部からのガス抜けが防止されるとともに、芯材(12)自体にも熱が保持され、加熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、この発明による被加熱ガス通路形成部材の１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、同横断面図である。
【図３】図３は、試験装置の構成を示すフロー図である。
【図４】図４は、温度変化の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
(1)       被加熱ガス通路形成部材
(2)       テープヒータ（加熱手段）
(3)       パイプ本体（被加熱ガス通路形成部材本体）
(4)       保熱材
(11)      多孔金属箔
(11a)     切起し
(12)      金属製芯材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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