(57)【要約】【課題】本願発明は、超純水等の純度の高い流体を加熱することができ、さらに熱伝達効率の高い加熱器を提供し、さらにこの加熱器を利用した清掃装置を提供する。【解決手段】この発明は、高純度の流体が流れる金属配管と、該金属配管に囲設される加熱手段と、前記金属配管及び加熱手段に囲設される断熱材とによって少なくとも構成される加熱器において、前記金属配管の内側にはコーティング層が形成され、前記金属配管内には、複数の所定の大きさの熱伝導性充填物が配されると共に、該熱伝導性充填物は、前記コーティング層に接する接触部位を有すると共に、前記金属配管の中心を含み、前記接触部位と金属配管の径方向において対峙する部位が前記金属配管と非接触であることにある。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高純度の液体が流れる金属配管と、該金属配管に囲設される加熱手段と、前記金属配管及び加熱手段に囲設される断熱材とによって少なくとも構成される加熱器において、
前記金属配管の内側にはコーティング層が形成され、
前記金属配管内には、複数の所定の大きさの熱伝導性充填物が配されると共に、
該熱伝導性充填物は、前記コーティング層に接する接触部位を有すると共に、前記金属配管の中心を含み、前記接触部位と金属配管の径方向において対峙する部位が前記金属配管と非接触であることを特徴とする加熱器。
【請求項２】
前記コーティング層は、セラミックからなることを特徴とする請求項１記載の加熱器。
【請求項３】
前記セラミックは、酸化シリコン、酸化アルミ、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化チタン、窒化アルミ、窒化珪素、炭化珪素、炭化窒素のいずれかあることを特徴とする請求項２記載の加熱器。
【請求項４】
前記セラミックは、ポリシラザン由来の酸化シリコンであることを特徴とする請求項２記載の加熱器。
【請求項５】
前記コーティング層は、カーボンからなることを特徴とする請求項１記載の加熱器。
【請求項６】
前記カーボンは、グラファイト、ＤＬＣ又はダイヤモンドのいずれかであることを特徴とする請求項５記載の加熱器。
【請求項７】
前記金属配管内の隣り合う熱伝導性充填物は、前記液体の流方向において重ならない位置に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の加熱器。
【請求項８】
前記熱伝導性充填物は高純度アルミナから形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の加熱器。
【請求項９】
前記熱伝導性充填物は、熱伝導性の高い物質の表面にセラミックコーティングが施されたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の加熱器。
【請求項１０】
前記熱伝導性充填物は球状であることを特徴とする請求項１〜９のいずれ１つ記載の加熱器。
【請求項１１】
前記熱伝導性充填物は、楕円形状、パイプ形状のいずれかであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の加熱器。
【請求項１２】
高純度の液体を加熱する加熱手段を具備し、噴出口から加熱された液体又は蒸気を放出する放出機構と、前記噴出口近傍に配置される吸入口から液体等を吸入する吸引機構とから少なくとも構成される清掃装置において、
前記加熱手段を、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の加熱器としたことを特徴とする清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超純水のような高純度の流体を加熱するために使用される不純物の溶出が最小限に抑えられた加熱器と、この加熱器を用いた清掃装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、高純度液の熱交換を行っても不純物の溶出が少なく、且つ熱伝導性が高くて、熱交換率の高い熱交換器を得るために、熱交換材として、熱伝導性の高い金属からなる伝導層の高純度液側に、ポリエーテルケトン樹脂からなるコーティング層を形成し、不純物の溶出を少なくするようにした熱交換器を開示する。
【０００３】
特許文献２は、熱併給発電用の排気ガス熱交換器や排気ガス再循環用のＥＧＲクーラ等における伝熱部材の耐腐食性を向上させるために、伝熱部材がチューブの場合には、内径や外径の伝熱面に、一般に熱伝達率や熱伝導率のあまりよくない非金属の薄膜、例えばポリシラザン法等によってガラスの薄膜をコーティングさせることにより、熱交換効率をさほど低下させることなく、耐腐食性の向上を図ることを開示する。
【特許文献１】特開平６−２５７９８７号公報
【特許文献２】特開２００５−９０８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１においては、金属イオンの混入に対しては効果があるものの、合成樹脂コーティングであるため、使用可能温度が低いという問題点がある。
【０００５】
特許文献２は、ポリシラザン法等によって形成されたガラスの薄膜によって耐腐食性を向上させることが可能であることを開示しているが、やはり熱交換効率の低下はいなめない。
【０００６】
このため、本願発明は、超純水等の純度の高い流体を加熱することができ、さらに熱伝達効率の高い加熱器を提供し、さらにこの加熱器を利用した清掃装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、この発明は、高純度の流体が流れる金属配管と、該金属配管に囲設される加熱手段と、前記金属配管及び加熱手段に囲設される断熱材とによって少なくとも構成される加熱器において、前記金属配管の内側にはコーティング層が形成され、前記金属配管内には、複数の所定の大きさの熱伝導性充填物が配されると共に、該熱伝導性充填物は、前記コーティング層に接する接触部位を有すると共に、前記金属配管の中心を含み、前記接触部位と金属配管の径方向において対峙する部位が前記金属配管と非接触であることにある。前記熱伝導性充填物が、一方で金属配管に接触し、他方で金属配管と接触しないことによって、熱伝導性を確保すると共に流体の流路を確保することができるものである。尚、前記コーティング層は、セラミック層又はカーボン層であることが望ましい。
【０００８】
また、前記コーティング層、特にセラミック層に用いられるセラミックとしては、酸化シリコン、酸化アルミ、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化チタン、窒化アルミ、窒化珪素、炭化珪素、炭化チタンなどが挙げられる。特に、ポリシラザン由来の酸化シリコンが最も好ましい。また、前記コーティング層、特にカーボン層に用いられるカーボンとしては、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ダイヤモンドなどが挙げられる。これらのセラミック層又はカーボン層を金属表面にコーティングすることにより、金属表面からの金属イオンの溶出を防ぐことができ、不純物の混入を減少させることができるものである。
【０００９】
さらに、前記金属配管内の隣り合う熱伝導性充填物は、前記流体の流方向において重ならない位置に配置されることが望ましい。これによって、流体の流れが複雑となり、効率的に加熱された前記熱伝導性充填物及び金属配管内面に接触するようになるため、流体の加熱効率を向上させることができる。
【００１０】
さらにまた、前記熱伝導性充填物は球状であることが望ましいが、楕円形状、パイプ形状であっても良い。特に本願発明では、前記熱伝導性充填物は、表面がセラミックであることが好ましく、全体がセラミックでも表面のみがセラミックであっても良い。セラミックとしては、酸化シリコン、窒化アルミなどが挙げられる。さらに、前記熱伝導性充填物は、特に高純度アルミナ球であることが望ましい。また、前記熱伝導性充填物は、アルミニウムやステンレスなどを母体として、その表面に金属イオンの溶出を防止するセラミックコーティングを施したものであっても良い。さらに、前記アルミナ球の表面に酸化シリコンをコーティングするなど、セラミック表面にさらにセラミックをコーティングしたものであっても良いものである。
【００１１】
更に、この発明は、高純度の流体を加熱する加熱手段を具備し、噴出口から加熱された流体（液体又は蒸気）を放出する放出機構と、前記噴出口近傍に配置される吸入口から流体等を吸入する吸引機構とから少なくとも構成される清掃装置において、上述した加熱器を前記加熱手段として使用したことにある。
【発明の効果】
【００１２】
以上の構成の本願発明によれば、高純度の流体が通過する加熱器の部位にコーティング層が形成されるので、不純物、特に金属イオンの混入がほとんどなく、また加熱器の金属配管内に熱伝導性充填物をコーティング層（金属配管内壁）に接するように、また流体の流方向に重ならないように配置したことによって、加熱手段によって加熱された金属配管及びコーティング層とこれに接して加熱された熱伝導性充填物に対して、前記流体が広い範囲で接することができるので、流体は効率よく加熱されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【実施例１】
【００１４】
本願発明に実施例１に係る加熱器１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、金属配管としてのステンレス配管２と、このステンレス配管２に囲設されたヒータ３と、このヒータ３及び前記ステンレス配管２の周囲に設けられた断熱材４と、前記ステンレス配管２内に配設された複数の熱伝導性充填物、この実施例１では、アルミナ球５とによって少なくとも構成される。また前記ステンレス配管２の内周面には、例えばポリシラザン由来の酸化シリコン層や、ソルゲル由来のアルミナ等によるセラミック層などのコーティング層６が形成される。
【００１５】
また、前記アルミナ球５の直径は、前記ステンレス配管２の内径の１／２より大きいことが望ましい。これは、ステンレス配管２の内周面断面積、言い換えると流体の通路断面積の０．２５より大きく０．９０未満であることが望ましく、特には０．３６より大きく０．８１未満であることが望ましい。尚、この実施例では、球自体がアルミナで形成されたものを使用したが、球自体を伝導性の良い金属やセラミックで形成すると共に、その表面を酸化シリコンコーティングなどのセラミックコーティングしたものであっても良いものである。
【００１６】
さらに、前記複数のアルミナ球５は、図１（ｂ）で示されるように、その一部が前記ステンレス配管２内のコーティング層６に接すると共に、流体の流方向に対して隣り合うアルミナ球同士が重なり合わないように配置されることが望ましい。
【００１７】
また、本願発明の加熱器１で加熱される高純度の流体としては、超純水、アルコール等の液体、又は超純水やアルコールを含んだ気体（空気、窒素など）、液化ガスとキャリヤガスの混合物などがある。
【００１８】
以上の構成の加熱器１において、加熱されるべき流体（気体又は液体）は、ヒータ３によって加熱されたステンレス配管２内を通過する時に、コーティング層６を介してヒータ３の熱が伝導されたそれぞれのアルミナ球５の回りを迂回するように流れるので、効率よく加熱されるものである。
【実施例２】
【００１９】
図２に示す清掃装置１００は、高純度の液体を加熱する加熱器１を具備し、吹出口１１から加熱された液体又は蒸気（水又はアルコールを含んだガスなど）を放出する放出機構１０と、前記噴出口１１近傍に配置される吸引口２１から液体等を吸入する吸引機構２０とから少なくとも構成される。
【００２０】
前記放出機構１０は、窒素ガスの供給源、超純水、アルコール等の貯蔵タンク１５、貯蔵タンク１５への窒素ガス加圧装置、加熱器１とによって構成され、流量計１３を設置することにより、所定濃度の超純水、アルコールなどを含んだ窒素ガスを所定量流すことができる。尚、１２，１４は配管を示す。
【００２１】
前記吸引機構２０は、前記配管１２から配管５０によって分流された流体によって作動するバキュームジェネレータ２２と、このバキュームジェネレータ２２と前記吸引口２１とを接続する配管２４によって少なくとも構成され、吸引された流体の量を測定する流量計２３を設置することが好ましく、例えばクリーンルーム用掃除機へ排気されるものである。
【００２２】
また、前記吹出口１１から噴射される流体の温度は、温度測定装置３０によって測定され、温度コントロールユニット４０において前記加熱器１のヒータ３が制御されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
この発明に係る加熱器は、液体（ＴＥＯＳ，ＴＭＳなど）の気化装置に利用することができる。
【００２４】
また、空気、窒素、プロセスガスを加熱する装置に利用でき、ウェハの洗浄、レジストの剥離に利用することができる。
【００２５】
また、空気、窒素、プロセスガスを加熱する装置に利用でき、半導体の洗浄、レジストの剥離に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本願発明の加熱器の概略構成図である。
【図２】本願発明の加熱器を利用して清掃装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  加熱器
２  金属（ステンレス）配管
３  ヒータ
４  断熱材
５  熱伝導性充填物（アルミナ球）
６  コーティング層
１０  放出機構
１１  吹出口
１３，２３  流量計
２０  吸引機構
２１  吸引口
２２  バキュームジェネレータ
１００  清掃装置
【図１】
2008249225.tif 000003
【図２】
2008249225.tif 000004