(57)【要約】【課題】加熱される流体と接する面は石英ガラスが使用されて金属汚染がなく、かつ高温で使用されても破損の恐れがなく、熱効率が高い安価な気体加熱装置を提供する。【解決手段】気体流通部内に配設されるものであって、隔管の外面に沿って規則正しく巻回されたコイル部を有し、器体本体の両側の側板をそれぞれ貫通して外部に導出される導出部を有し、該導出部が前記器体本体の貫通部に溶接固定され、石英ガラスで形成されるシーズ細管構成を有し、このシーズ細管内に電気ヒータおよび該電気ヒータとシーズ細管の内面に接するように充填された電気絶縁粉末が配設されるシーズヒータを備える。【選択図】図１
2007101048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
器体本体にシーズヒータを組み込んで気体を加熱して排出する気体加熱器において、
前記器体本体は、石英ガラスによって形成された管状部を有し、一部に気体の流入口が、そして他部に気体の排出口が形成されるものであり、
器体本体内の筒状空間部の長手方向に伸び、前記器体本体の一部の板に溶接固定され、筒状空間部内で開口する開口部を有し、石英ガラスで形成される隔管を備え、該隔管の外周面に沿って隔管によって狭められた気体流通部が前記流入口、排出口および前記開口部に連通して形成され、
気体流通部内に配設されるものであって、前記隔管の外面に沿って規則正しく巻回されたコイル部を有し、前記器体本体の一部をそれぞれ貫通して外部に導出される導出部を有し、該導出部が前記器体本体の貫通部に溶接固定され、石英ガラスで形成されるシーズ細管構成を有し、このシーズ細管内に発熱ヒータおよび該発熱ヒータと前記シーズ細管の内面に接するように充填された電気絶縁粉末が配設されるシーズヒータを備えること
を特徴とする気体加熱器。
【請求項２】
請求項１において、前記器体本体の筒状空間部の長手方向で、前記隔管の外側に位置して伸び、前記器体本体の前記溶接固定された側の反対側の部分に溶接固定され、筒状空間部内で開口する開口部を有し、石英ガラスで形成された他の隔管を備え、前記隔管と前記他の隔管との間に狭められた前記気体流通部が形成されることを特徴とする気体加熱器。
【請求項３】
請求項１または２において、前記流入口および前記排出口には、それぞれ石英ガラスによって流入導管および排出導管が溶接固定されることを特徴とする気体加熱器。
【請求項４】
器体本体にシーズヒータを組み込んで気体を加熱して排出する気体加熱器において、
前記器体本体は、石英ガラスによって形成された管状部と、石英ガラスによって形成され、前記管状部の両側をそれぞれ塞ぐ側板とからなり、一部に気体の流入口が、そして他部に気体の排出口が形成されるものであり、
内部が前記排出口に連通するようにして器体本体内の筒状空間部の長手方向に伸び、前記器体本体の一側の側板に溶接固定され、筒状空間部内で開口する開口部を有し、石英ガラスで形成される隔管を備え、
前記器体本体の筒状空間部の長手方向で、前記隔管の外側に位置して伸び、前記器体本体の前記一側の側板の反対側の側板に溶接固定され、筒状空間部内で開口する開口部を有し、石英ガラスで形成された他の隔管を備え、前記隔管と前記他の隔管との間に狭められた前記気体流通部が前記流入口、前記排出口および２つの開口部に連通して前記流入口から前記排出口に向けて流体の折り返す流れを形成し、
気体流通部内であって、前記隔管の外面に沿って規則正しく巻回されたコイル部を有し、前記器体本体の両側の側板をそれぞれ貫通して外部に導出される導出部を有し、該導出部が前記器体本体の貫通部に溶接固定され、石英ガラスで形成されるシーズ細管構成を有し、このシーズ細管内に発熱ヒータおよび該発熱ヒータと前記シーズ細管の内面に接するように充填された電気絶縁粉末が配設されるシーズヒータを備えること
を特徴とする気体加熱器。
【請求項５】
請求項４において、前記側板は前記管状部にそれぞれ溶接固定されることを特徴とする気体加熱器。
【請求項６】
器体本体にシーズヒータを組み込んで気体を加熱して排出する気体加熱器において、
前記器体本体は、石英ガラスによって形成された管状部と、石英ガラスによって形成され、前記管状部の両側をそれぞれ塞ぐ側板とからなり、一部に気体の流入口が、そして他部に気体の排出口が形成されるものであり、
内部が前記流入口に連通するようにして器体本体内の筒状空間部の長手方向に伸び、一側が前記器体本体の一側の側板に溶接固定され、他側が閉塞され、筒状空間部内で、前記一側の側板に近接して開口する開口部を有し、石英ガラスで形成される隔管を備え、該隔管の外周面に沿って隔管によって狭められた気体流通部が前記流入口、排出口および前記開口部に連通して前記流入口から前記排出口に向けて流体の一方方向の流れを形成し、
気体流通部内であって、前記隔管の外面に沿って規則正しく巻回されたコイル部を有し、前記器体本体の両側の側板をそれぞれ貫通して外部に導出される導出部を有し、該導出部が前記器体本体の貫通部に溶接固定され、石英ガラスで形成されるシーズ細管構成を有し、このシーズ細管内に発熱ヒータおよび該発熱ヒータと該シーズ細管の内面に接するように充填された電気絶縁粉末が配設されるシーズヒータを備えること
を特徴とする気体加熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの洗浄後になされる乾燥工程などのクリーンな環境で処理しなければならないプロセスで使用される気体の加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気ヒータを用いてシーズヒータを構成し、気体を加熱して排出する気体加熱器を構成し、半導体デバイスの乾燥工程において使用される。
【０００３】
電気ヒータを収納する管に金属パイプを用いた例が特許文献１に、ステンレス鋼を用いた例が特許文献２に記載されている。
【０００４】
特許文献３には、電気抵抗を内蔵するガラス管ヒータの有効発熱部の表面の全体又は一部に、少なくとも活性アルミナとシリカとゼオライトを有する吸着層と、該吸着層の表面に白金属を有する触媒被覆層とを施し、触媒濃度勾配を設けた脱臭ヒータが記載されている。
【０００５】
特許文献４には、電気ヒータの外周に流体加熱管を配設し、さらにこの流体加熱管１の外周に内向き反射部材を配設し、前記流体加熱管は透明部材である構成を特徴とする流体加熱器が記載されている。
【０００６】
特許文献５には、両端が封止されて、内部に抵抗加熱ヒータを配置した石英のヒータ用パイプと、該ヒータ用パイプの外周面に長手方向に所定間隔で嵌挿され、かつ円周部に形成した切欠部が互に逆方向となるように隣接配置された複数枚の石英のリング盤と、両端が封止され、かつ上記リング盤の円周面に当接されるように、上記ヒータ用パイプを包む石英の外筒と該外筒の両端に連接されて、該外筒とヒータ用パイプとの間の流体通路に連設する石英の入口パイプおよび出口パイプとを備えた流体加熱器が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第２９５２４９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４１０６号公報
【特許文献３】特開平６−３００３０７号公報
【特許文献４】特開平５−２３１７１２号公報
【特許文献５】特開平６−２３２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１から５に記載されたような流体加熱器を半導体デバイスの洗浄後になされる乾燥工程などのクリーンな環境に設置するには次のような問題がある。
【０００９】
特許文献１に示されるシーズヒータは多く採用されるところであるが、内部に詰める電気絶縁材のマグネシア粉末に特定の粒子径範囲の無機酸化物を微量添加して高温での絶縁抵抗の低下を防ぐもので、ヒータ外筒が金属体であるため前記同様、金属汚染を避けることができない。
【００１０】
特許文献２に示されるシーズヒータおよびこれを用いた加熱器は多く採用されるところであるが、ヒータ外筒（シーズ）を化学成分が特定されたステンレス鋼としており、ヒータ外筒が金属体であり金属汚染をさけることができない。
【００１１】
特許文献３に示される脱臭ヒータはガラス管ヒータを用いているが、脱臭触媒被覆層を有して脱臭ヒータを構成しており、半導体デバイスの処理プロセスに使用するには汚染を避けることができない。
【００１２】
特許文献４に示される加熱装置にあっては、加熱体として高価なハロゲンランプを使用しており、その輻射熱により流体を加熱しているが気体はほとんど輻射熱を吸収しないため外側に反射材を設けハロゲンランプと反射材との間で輻射熱を無限に反射させて気体に輻射熱を吸収させようとしている。実際に反射率１００％の反射材はなく、これに近いものとして金箔、金メッキがあるが高価である。従って反射材といえども輻射熱を吸収し高温となってしまう。またハロゲンランプが収納されている中空管は高温となり外管（明細書では第１の中空管）との温度差による熱膨張を逃がすためシール部材が設けられており、シール部材としてフッ素樹脂としているが、その耐熱温度はせいぜい数百度℃で加熱温度が高い場合はシールすることができない。このような高温のシールとしては金属フェルールがあるが金属汚染は避けることはできない。
【００１３】
特許文献５に示される流体加熱装置では、加熱される流体と接する面はヒータ用パイプ、外周およびリング盤はすべて石英で作られていて金属汚染されることがないが、加熱される流体と接する面は全て石英であり金属を汚染することはないが放射熱が逃げやすく、また熱効率を上げるため多数のリング盤がヒータ用パイプに溶接されているが溶接作業に時間を要し価格高となる。また、このような構成であると、石英の熱膨張は小さいが気体加熱では高温のヒータ用パイプと外筒とは温度差が大きく気体を高温に加熱すればするほど熱膨張差で破損する恐れがある。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みて加熱される流体と接する面は石英ガラスが使用されて金属汚染がなく、かつ高温で使用されても破損の恐れがなく、熱効率が高い安価な気体加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、器体本体にシーズヒータを組み込んで気体を加熱して排出する気体加熱器において、
前記器体本体は、石英ガラスによって形成された管状部を有し、一部に気体の流入口が、そして他部に気体の排出口が形成されるものであり、
器体本体内の筒状空間部の長手方向に伸び、前記器体本体の一部の板に溶接固定され、筒状空間部内で開口する開口部を有し、石英ガラスで形成される隔管を備え、該隔管の外周面に沿って隔管によって狭められた気体流通部が前記流入口、排出口および前記開口部に連通して形成され、
気体流通部内に配設されるものであって、前記隔管の外面に沿って規則正しく巻回されたコイル部を有し、前記器体本体の一部をそれぞれ貫通して外部に導出される導出部を有し、該導出部が前記器体本体の貫通部に溶接固定され、石英ガラスで形成されるシーズ細管構成を有し、このシーズ細管内に発熱ヒータおよび該発熱ヒータと前記シーズ細管の内面に接するように充填された電気絶縁粉末が配設されるシーズヒータを備えること
を特徴とする気体加熱器を提供する。
【００１６】
また、上述の気体加熱器において、前記器体本体の筒状空間部の長手方向で、前記隔管の外側に位置して伸び、前記器体本体の前記溶接固定された側の反対側の部分に溶接固定され、筒状空間部内で開口する開口部を有し、石英ガラスで形成された他の隔管を備え、前記隔管と前記他の隔管との間に狭められた前記気体流通部が形成されることを特徴とする気体加熱器を提供する。
【００１７】
また、上述の気体加熱器において、前記流入口および前記排出口には、それぞれ石英ガラスによって流入導管および排出導管が溶接固定されることを特徴とする気体加熱器を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明になる気体加熱装置は、上述のように加熱される流体と接する面を構成する部分は石英ガラスによって形成され、この場合に石英ガラスで形成される隔管を備え、この隔管の外面に沿って規則正しく巻回されるコイル部を有するようにしてシーズヒータを構成し、更に該シーズヒータはシーズ細管内に電気ヒータおよび電気ヒータとシーズ細管の内面に接するように充填された電気絶縁粉末が配設される構成としているために、金属汚染がなく、かつ高温で使用されても破損の恐れがなく、熱効率が高い安価なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施例になる器体本体にシーズヒータを組み込んで気体を加熱して排出する気体加熱器にあっては、
前記器体本体は、石英ガラスによって形成された管状部と、石英ガラスによって形成され、前記管状部の両側をそれぞれ塞ぐ側板とからなり、一部に気体の流入口が、そして他部に気体の排出口が形成されるものであり、
内部が前記排出口に連通するようにして器体本体内の筒状空間部の長手方向に伸び、前記器体本体の一側の側板に溶接固定され、筒状空間部内で開口する開口部を有し、石英ガラスで形成される隔管を備え、
前記器体本体の筒状空間部の長手方向で、前記隔管の外側に位置して伸び、前記器体本体の前記一側の側板の反対側の側板に溶接固定され、筒状空間部内で開口する開口部を有し、石英ガラスで形成された他の隔管を備え、前記隔管と前記他の隔管との間に狭められた前記気体流通部が前記流入口、前記排出口および２つの開口部に連通して前記流入口から前記排出口に向けて流体の折り返す流れを形成し、
気体流通部内であって、前記隔管の外面に沿って規則正しく巻回されたコイル部を有し、前記器体本体の両側の側板をそれぞれ貫通して外部に導出される導出部を有し、該導出部が前記器体本体の貫通部に溶接固定され、石英ガラスで形成されるシーズ細管構成を有し、このシーズ細管内に発熱ヒータおよび該発熱ヒータと前記シーズ細管の内面に接するように充填された電気絶縁粉末が配設されるシーズヒータを備える。
【００２０】
そして、前記側板は前記管状部にそれぞれ溶接固定される。
【００２１】
また、本発明の実施例になる器体本体に電気ヒータを組み込んで気体を加熱して排出する気体加熱器にあっては、
前記器体本体は、石英ガラスによって形成された管状部と、石英ガラスによって形成され、前記管状部の両側をそれぞれ塞ぐ側板とからなり、一部に気体の流入口が、そして他部に気体の排出口が形成されるものであり、
内部が前記流入口に連通するようにして器体本体内の筒状空間部の長手方向に伸び、一側が前記器体本体の一側の側板に溶接固定され、他側が閉塞され、筒状空間部内で、前記一側の側板に近接して開口する開口部を有し、石英ガラスで形成される隔管を備え、該隔管の外周面に沿って隔管によって狭められた気体流通部が前記流入口、排出口および前記開口部に連通して前記流入口から前記排出口に向けて流体の一方方向の流れを形成し、
気体流通部内であって、前記隔管の外面に沿って規則正しく巻回されたコイル部を有し、前記器体本体の両側の側板をそれぞれ貫通して外部に導出される導出部を有し、該導出部が前記器体本体の貫通部に溶接固定され、石英ガラスで形成されるシーズ細管構成を有し、このシーズ細管内に発熱ヒータおよび該発熱ヒータと該シーズ細管の内面に接するように充填された電気絶縁粉末が配設されるシーズヒータを備える。
【００２２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は本発明の実施例１である気体加熱器１００の断面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ´断面図である。これらの図において、気体加熱器１００は、器体本体１にシーズヒータ（すなわち電気ヒータ）２を組み込んで被加熱気体１０１を加熱して排出する加熱装置として構成される。
【００２４】
器体本体１は、石英ガラスによって形成された管状部２１と、石英ガラスによって形成され、管状部２１の両側をそれぞれ塞ぐ部分である側板２２，２３とからなり、一部に気体の流入口２４が、そして他部に気体の排出口２５が形成される、
器体本体１内の筒状空間部３１の長手方向（図において左右方向）に伸び、器体本体１の一部、すなわち一側の側板２３に溶接固定され、筒状空間部３１内で開口する開口部３２を有し、石英ガラスで形成される隔管５を備え、この隔管５の外周面に沿って隔管５によって狭められた気体流通部３３が流入口２４、排出口２５および開口部３２に連通して形成される。
【００２５】
気体流通部３３内に配設されるものであって、隔管５の外面に沿って規則正しく巻回されたコイル部４１を有し、器体本体１の両側の部分すなわち側板２２，２３をそれぞれ貫通して外部に導出される直線状の導出部４２，４３を有し、これらの導出部４２，４３が器体本体１の貫通部４４，４５に溶接固定され、石英ガラスで形成されるシーズ細管すなわちシーズ９構成を有し、このシーズ細管９内に発熱ヒータ（すなわち発熱コイル）１０および発熱ヒータ１０と細管９の内面に接するように充填された電気絶縁粉末１１が配設されるシーズヒータ２が設けられる。
【００２６】
器体本体１の筒状空間部３１の長手方向で、隔管５の外側に位置して伸び、器体本体１の一側の側板２３の反対側の側板２２に溶接固定され、筒状空間部３１内で開口する開口部３４を有し、石英ガラスで形成された他の隔管４を備え、隔管５と他の隔管４との間に狭められた前記気体流通部３３が、そして隔管４と管状部３２との間には他の気体流通部３５が形成される。ここで他の隔管４を第一の隔管、隔管５を第二隔管と称する。
【００２７】
流入口２４および排出口２５には、それぞれ石英ガラスによって流入導管６および排出導管７が溶接固定される。
【００２８】
気体加熱器１００は管状の器体本体１と側板２２，２３ が一体に溶接接合されている。器体本体１の一端には気体の流入導管６が、他端の側板２３には排出導管７が溶接にて取り付けられている。器体本体１の内側に第一隔管４が一端を側板２２に溶接固定され、他端は側板２３から離れて開口部３４を形成し、気体の通路が形成されている。
【００２９】
第一隔管４の内側に第二隔管５が一端を側板２３に溶接固定され、他端は側板２２から離れて開口部３２を形成し、気体の通路が形成されている。
【００３０】
側板２３には排出導管７が溶接取り付けされている。第一隔管４と第二隔管５の間にシーズヒータ２が配置される。
【００３１】
シーズヒータ２は石英ガラス管をコイル状に成形されたシーズ細管９の内部に発熱ヒータ１０が入った構造とされ、その隙間には電気絶縁材である粉末、すなわち電気絶縁粉末１１が充填されている。コイル状形状にすることによって温度差に起因する熱膨張の差を吸収することができる。発熱ヒータ１０の両端は電源端子１２ａ、１２ｂと接続されている。発熱ヒータ１０と電源端子１２ａ、１２ｂの接続はスポット溶接やＴＩＧ溶接が採用される。電源端子１２ａ、１２ｂはシーズ細管９の両端部で封口材１３ａ、１３ｂで固定されるとともに電気絶縁粉末１１が抜け出ないように封口されている。
【００３２】
シーズ細管９は両端が側板２２、２３に溶接接合され器体本体１、側板２２、２３、第一隔管４、第二隔管５、流入導管６、排出導管７と一体となっている。被加熱気体１０１は流入導管６から入り筒状空間部３１内にあって、器体本体１の管状部２１と第一の隔管４に形成された空隙である気体流通部３５のドーナツ状の流路を流れ、第一隔管４の開口部３４から第一の隔管４と第ニの隔管５によって形成される空隙である気体流通部３３に流れ込む。気体流通部３３内に配置された電気ヒータ２により被加熱気体が加熱される。
【００３３】
電源端子１２ａ、１２bに電源を接続し通電すると発熱ヒータ１０が抵抗発熱し、その熱を充填されている電気絶縁粉末１１に接触熱伝導で熱を伝える。電気絶縁粉末１１内の熱伝導によりシーズ細管９が加熱されて高温となりシーズ細管９の表面から被加熱気体に対流により熱を与える。加熱された被加熱気体は第二隔管５の開口部３２から第二隔管５の内側に流れ込み排出口２５から排出導管７へと排出される。
【００３４】
前述のように被加熱気体は高温となったシーズ細管９の表面から対流により熱を受け取り加熱される。このように発熱ヒータ１０の熱を電気絶縁粉末１１へ接触熱伝導で伝えることにより発熱ヒータ表面の電力密度（電力負荷）を高くしても発熱ヒータの温度は、電気絶縁粉末１１のない直接輻射方式に比べ低くできる。これは発熱ヒータ１０が気体よりも固体に接するほうが熱を伝え易いためであり、これによって発熱ヒータ１０の長寿命化が図れる。
【００３５】
発熱ヒータ１０から直接熱輻射で被加熱流体を加熱する場合、液体であれば輻射熱を吸収するが、気体は、ほとんど熱輻射を吸収しないため加熱効率が悪い。本実施例にあっては、発熱ヒータ１０とシーズ細管９の内面に接するようにして電気絶縁材１１が充填されるという特徴を有する。図３は輻射熱の波長と石英ガラスの透過率の関係の一例である。石英ガラスは図３のように熱輻射が吸収されないで透過する波長領域があることから熱が外部に無駄に流出し熱効率が悪いが、発熱ヒータの熱を絶縁材粉末に伝える場合はシーズの温度が上昇し、被加熱気体に石英ガラス管から対流により熱を伝えるため熱効率が上昇する。
【００３６】
図４は上記についてのモデル説明図である。
【００３７】
（ａ） はシーズ細管に透明な石英ガラス管を使用し絶縁材粉末を充填しない場合を（ｂ） は不透明な石英ガラス管を使用し絶縁材粉末を充填しない場合を、（ｃ）は本実施例の方法で石英シーズ細管に絶縁材粉末を充填した場合を示す。（ｄ）はシーズに金属を使用し、絶縁材粉末を充填した場合を示す。
【００３８】
（ａ）では発熱線から出る輻射熱は石英ガラスの不透過波長以外は透過し、透過した輻射熱は気体に吸収されず外部に放出される。従って熱損失が大きく、発熱線の温度は高くなる。（ｂ）では発熱線から出た輻射熱は不透明の石英ガラスに吸収される部分が（ａ）より多いが、発熱線の周囲が気体のため発熱線の温度が高くなる。本実施例の（ｃ）は発熱線から出る熱が輻射でなく絶縁材粉末の熱伝導で石英ガラス管に伝わるため発熱線の温度は（ａ）（ｂ）に比べ低くなるし熱損失が小さくなる。（ｄ）では（ｃ）と同様に少なく、発熱線の温度が低くなるが、シーズが金属であるため被加熱気体を汚染する。
【００３９】
結局（ａ）はクリーンであるが熱効率は悪く発熱線の寿命が短く、（ｂ）はクリーンであり熱損失は（ａ）より少ないが発熱線の寿命が短く、（ｄ）は熱損失が少なく発熱線の寿命を長くできるが金属シーズから汚染される。
【００４０】
（ｃ）はクリーンで、熱効率がよく、発熱線の寿命を長くできる。
【００４１】
図５は各ケースを使用した場合の結果を示す。本実施例である（ｃ）の場合が気体に吸収される熱量、熱損失、発熱ヒータの温度、発熱ヒータの寿命、被加熱気体の汚染のいずれにおいてもすぐれていることがわかる。
【００４２】
以上のように、本実施例になる気体加熱器１００は次の構成を備える。
【００４３】
前記器体本体１は、石英ガラスによって形成された管状部２１と、石英ガラスによって形成され、管状部２１の両側をそれぞれ塞ぐ側板２２，２３とからなり、一部に気体の流入口２４が、そして他部に気体の排出口２５が形成される。
【００４４】
内部が排出口２５に連通するようにして器体本体内の筒状空間部３１の長手方向に伸び、器体本体１の一側の側板２３に溶接固定され、筒状空間部内で開口する開口部３２を有し、石英ガラスで形成される第二隔管５を備える。
【００４５】
器体本体１の筒状空間部３１の長手方向で、第二隔管の外側に位置して伸び、器体本体１の一側の側板２３の反対側の側板２２に溶接固定され、筒状空間部内で開口する開口部３４を有し、石英ガラスで形成された第一の隔管４を備え、第二の隔管５と第一の隔管４との間に狭められた気体流通部３３が流入口２４、排出口２５および２つの開口部３４，３２に連通して流入口２４から排出口２５に向けて流体の折り返す流れが形成される。
【００４６】
気体流通部内であって、第二隔管５の外面に沿って規則正しく巻回されたコイル部４１を有し、器体本体１の両側の側板２２，２３をそれぞれ貫通して外部に導出される導出部４２，４３を有し、導出部４２，４３が器体本体１の貫通部４４，４５に溶接固定され、石英ガラスで形成されるシーズ細管９構成を有し、このシーズ細管内に発熱ヒータ１０および発熱ヒータ１０とシーズ細管９の内面に接するように充填された電気絶縁粉末１１が配設されるシーズヒータを備える。
【００４７】
そして、側板２２，２３は管状部４１にそれぞれ溶接固定される。
【００４８】
使用される材質としては、発熱ヒータ１０は安価なニクロム線が、また絶縁材粉末には通常マグネシアが使用されている。封口材１３ａ，１３ｂは一般のシーズ細管９が金属のヒータでは封口部の温度によってガラスやエポキシ樹脂が使用されるが、シーズ細管１３ａ，１３ｂが石英ガラスの場合は石英ガラスの熱伝導率が金属の１／１０以下であるため発熱部からの熱伝導が少なく、従って温度が低いため封口材１３ａ，１３ｂには安価で施行の容易なシリコンゴムも使用できる。
【００４９】
また、シーズ細管９が金属の場合は発熱ヒータ１０とシーズ細管９が接触すると漏電し危険であるし、絶縁材粉末が吸湿し易いことから吸湿による絶縁低下を発生しないよう確実な封口を行う。
【００５０】
一方、石英ガラスは高温でも絶縁性が優れているためシーズに石英ガラスを使用した場合は、発熱ヒータ１０と接触しても漏電する恐れがなく、絶縁材粉末が吸湿しても絶縁低下を招かないため単に絶縁材粉末の抜け出し防止と電源端子の固定を目的に封口すればよく作業も極めて簡単となる。
【００５１】
前述のように、器体本体１及び器体本体１に溶接接合された側板２２，２３、第一隔管４、第二隔管５、流入口２４、排出口２５、シーズ細管９は石英ガラスが使用される。
【００５２】
石英ガラスとしては溶融石英ガラス及び合成石英ガラスのいずれも使用できるし、透明石英ガラスだけでなく不透明石英ガラスも使用できるが、いずれも石英ガラス管内にマグネシア等の絶縁粉末が充填されている。半導体デバイスのプロセスで使用される気体は厳しい清浄さが要求され、汚染物質の粒径と単位容積中の粒子数で規定されるクリーン度が極めて高いものが要求される。
【００５３】
石英ガラスは不純物が極めて少ないため被加熱気体を汚染する恐れがなく高いクリーン度を達成することができる。
【実施例２】
【００５４】
図６は本発明の実施例２の断面図である。実施例１と同一の構成については実施例１で使用した番号を付してあり、それらの構成についての説明は実施例１で行った説明を援用するものとする。
【００５５】
気体加熱器１００は管状の器体本体１と側板２２，２３ が溶接接合されて一体となっている。側板２２には気体の流入導管６が、側板２３には排出導管７が溶接にて取り付けられている。先端に閉塞板１７を溶接されてふさがれた内筒１６は閉塞板１７と反対側の側板２２に溶接固定されており流入口側に流入口２４に接近して通気穴である開口部１８が設けられている。器体本体１と内筒１６の間の気体流通部３３にシーズヒータ２が配置されておりシーズ細管９は両側部で側板２２，２３に溶接接合されている。被加熱気体１０１は流入導管６から流入し内筒１６の開口部１８より電気ヒータ２の配置されている筒状空間部３１に入り加熱され排出口７から排出される。
【００５６】
この例の場合、筒状空間部３１と気体流通部３３とは同一構成となり、狭められている。この場合は前記の図１、図２で示す実施例のように第一隔管４を設けたことによる外部への無駄な流出熱を防ぐことはできないが、その他の効果は同じである。そして、隔管が１つ少なくなって構造がよりシンプルとなり、安価なものとなる。
【００５７】
以上のように、本実施例になる気体加熱器１００は次の構成を有する。
【００５８】
器体本体１は、石英ガラスによって形成された管状部２１と、石英ガラスによって形成され、管状部２１の両側をそれぞれ塞ぐ側板２２，２３とからなり、一部に気体の流入口２４が、そして他部に気体の排出口２５が形成される。
【００５９】
内部が流入口２４に連通するようにして器体本体内の筒状空間部３１の長手方向に伸び、一側が器体本体１の一側の側板２２に溶接固定され、他側が閉塞板１７によって閉塞され、筒状空間部３１内で、一側の側板２２に近接して開口する開口部１８を有し、石英ガラスで形成される内筒１６隔管を備え、隔管の外周面に沿って隔管によって狭められた気体流通部３３が流入口２４、排出口２５および開口部１８に連通して流入口２４から排出口２５に向けて長手方向に流体の一方方向の流れが形成される。
【００６０】
気体流通部内であって、前記隔管の外面に沿って規則正しく巻回されたコイル部４１を有し、器体本体１の両側の側板２２，２３をそれぞれ貫通して外部に導出される導出部４２，４３を有し、導出部４２，４３が器体本体１の貫通部４４，４５に溶接固定され、石英ガラスで形成されるシーズ細管９構成を有し、このシーズ細管９内に発熱ヒータ１０および発熱ヒータ１０とシーズ細管９の内面に接するように充填された電気絶縁粉末１１が配設されるシーズヒータを備える。
【００６１】
図７は本実施例１の気体加熱器の製造方法を示す説明図である。
【００６２】
作業１：（ａ−１）は第二の隔管５、側板２３および排出導管７の一体化物の断面図で
、（ａ−２）は流入導管６を備えた器体本体１の断面図（ａ−３）は第一の隔
管４と側板２２の一体化物の断面図、（ａ−４）はシーズ細管９の外観図であ
り、これの部品、部分がまずこれらの図のように製造される。（ａ−４）のよ
うに棒状の石英ガラス管を高温にして軟化した状態で曲げ加工しコイル状に成
形する。これによってコイル部４１および導出部４２，４３を備えたシーズ細
管９が形成される。
作業２：（ｂ）のように発熱ヒータ１０の片側に電源端子１２ａを接続する。
作業３：（ａ−１）（ａ−２）（ａ−３）（ａ−４）に矢印で示すように寄せ集め、
（ｃ）のようにコイル状に成形されたシーズ細管９、器体本体１、側板２２，
２３、流入導管６、排出導管７、第一隔管４、第二隔管５を溶接し一体構造に
する。
作業４：シーズ細管９の内部に（ｄ）のように一端に電源端子１２ａが接続された発熱
ヒータ１０を挿入し挿入側と反対のシーズ細管９の端部から発熱ヒータ１０が
出る状態とする。
作業５：電源端子が溶接されていなかった他端に電源端子１２ｂを接続し（ｅ）のよう
に規定の位置に戻す。
作業６：絶縁材粉末１１をシーズ細管９内に注ぎ込み（ｆ）のように充填する。
作業７：シーズ細管９の両端を封口材１３で封口する。これによって、図１に示す気体
加熱器１００が製造されることになる。なお、実施例２の気体加熱器１００に
ついても同様にして製造される。
【００６３】
以上のようにして構成される気体加熱器１００は次のような特徴を有する。
（１）加熱される気体が接するのは石英ガラスのみであり被加熱気体への汚染が完全に防
止できる。
（２）またシーズヒータはシーズ細管となる石英ガラス管内に絶縁材粉末、主としてマグ
ネシアが充填されるため赤熱した発熱ヒータから、まず絶縁材粉末に熱伝導で熱が
流れ、次に絶縁材粉末からシーズ細管の石英ガラス管に熱が流れて石英ガラス管の
温度が上昇する。高温（発熱ヒータよりは低温）となった石英ガラス管表面から対
流により被加熱気体に熱が流れて加熱されるため発熱ヒータから直接熱輻射で加熱
する場合に比べ加熱器の外部に無駄に流出する輻射熱が低減できる。
（３）またシーズヒータのシーズ細管となる石英ガラス管をコイル状に成形しているため
温度差に起因する熱膨張の差がコイルバネのように、ねじり変形として吸収され大
きな温度差が発生しても破損する恐れがない。
（４）また本実施例の気体加熱器はシール部品を使用せず石英ガラスの一体溶接構造であ
るためシール部からのリークの恐れもない。
（５）通常発熱体としてニクロム線が使用可能であり、ハロゲンランプに比べ著しく安価
とすることができる。
（６）また電気絶縁粉末を充填しない場合、発熱ヒータの周囲は気体であるため、発熱ヒ
ータの熱は、まず気体に伝わるためその表面電力密度を大きくできず通常 １０〜
１３Ｗ／ｃｍ２程度であるが、本実施例では発熱ヒータの熱が電気絶縁粉末に接触
熱伝導で伝わるためその数倍の表面電力密度に上げることができ同じ加熱容量では
小型化できる。
（７）また電気絶縁粉末に接触熱伝導で熱が流れるため発熱ヒータの温度を低くでき発熱
ヒータの寿命が長くなる。
（８）また発熱ヒータが断線した場合は器体本体はそのままで発熱ヒータのみ簡単に交換
でき交換作業で汚染することがない。
【００６４】
本実施例によれば被加熱気体と接する部分が全て石英ガラスであるため被加熱気体を汚染することなく加熱でき発熱ヒータから直接の熱輻射でなく対流により被加熱気体に熱が伝わるため熱損失が少なく、長寿命で、コンパクトな加熱器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例の断面図。
【図２】図１の Ｘ−Ｘ‘ 断面図。
【図３】輻射熱の波長と透過率の関係の一例を示す図。
【図４】モデル説明図。
【図５】モデル例の結果を示す一例図。
【図６】本発明の他の実施例の断面図。
【図７】製造方法を示す図。
【符号の説明】
【００６６】
１…器体本体、２…シーズヒータ（電気ヒータ）、４…第一隔管、５…第二隔管、６…流入導管、７…排出導管、９…シーズ細管（シーズ）、１０…発熱ヒータ（発熱コイル）、１１…電気絶縁粉末、１２ａ，１２ｂ…電源端子、１３ａ，１３ｂ…封口材、１６…内筒、１７…閉塞板、１８…通気穴（開口部）、３２，３４…開口部、２２，２３…側板、１００…気体加熱器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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