特開 2023-176814 集積化ガスシステム用加熱器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023176814

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】集積化ガスシステム用加熱器

(51)【国際特許分類】

   F17D 1/02 20060101AFI20231206BHJP

   F16L 53/35 20180101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

F17D1/02

F16L53/35

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022089303

(22)【出願日】2022-05-31

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 展示会名：ＳＥＭＩＣＯＮ Ｊａｐａｎ ２０２１ Ｈｙｂｒｉｄ 開催日：令和３年１２月１５日～１７日

(71)【出願人】

【識別番号】597022643

【氏名又は名称】ワッティー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111084

【弁理士】

【氏名又は名称】藤野 義昭

(72)【発明者】

【氏名】早川 辰徳

【テーマコード（参考）】

3H025

3J071

【Ｆターム（参考）】

3H025AA13

3H025AB01

3J071AA02

3J071CC05

3J071DD04

3J071FF11

(57)【要約】

【課題】集積化ガスシステムにおける新規な加熱方式を提供する。
【解決手段】集積化ガスシステム用の加熱器１００であって、ガス導入部１１１及びガス導出部１１２を備えたベース部１１０と、ガス導入部１１１からガス導出部１１２に到るガス流路を形成する流路形成部１３０と、前記ガス流路を流れるガスを加熱するためのセラミックヒータ１５１とを備え、流路形成部１３０は、内部に複数の小径流路１４１が形成されたヒートブロック部１４０を備え、セラミックヒータ１５１は、ヒートブロック部１４０を加熱することで、複数の小径流路１４１を流れるガスを加熱する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

集積化ガスシステム用の加熱器であって、
ガス導入部及びガス導出部を備えたベース部と、
前記ガス導入部から前記ガス導出部に到るガス流路を形成する流路形成部と、
前記ガス流路を流れるガスを加熱するための加熱部と
を備え、
前記流路形成部は、内部に複数の小径流路が形成されたヒートブロック部を備え、
前記加熱部は、前記ヒートブロック部を加熱することで、前記複数の小径流路を流れるガスを加熱する
ことを特徴とする加熱器。

【請求項2】

前記ヒートブロック部は、上流側に、前記ガス導入部からの流路を、前記複数の小径流路に分岐させるための流路分岐部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱器。

【請求項3】

前記ヒートブロック部は、下流側に、前記複数の小径流路を合流させるための流路合流部を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の加熱器。

【請求項4】

前記流路合流部の大きさは、前記流路分岐部の大きさより大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の加熱器。

【請求項5】

前記ヒートブロック部は、前記ガス流路内において、前記ガス導出部側に配置されている
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の加熱器。

【請求項6】

前記ヒートブロック部は、下流側の端部の断面積が小さくなるように形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の加熱器。

【請求項7】

前記加熱部は、セラミックヒータによって構成されている
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の加熱器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体製造工程等におけるガス供給系に使用される集積化ガスシステムに関し、特に、集積化ガスシステムにおける加熱方式に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程においては、パージガス、キャリヤガス、特殊材料ガス等の各種ガスが使用されており、半導体製造現場においては、このような各種ガスを供給等するために各種ガス供給系が使用されている。このようなガス供給系のひとつとして、集積化ガスシステムが知られている。

【0003】

集積化ガスシステムは、板金上に、ベースブロック（ブロック化された配管）を配置し、隣り合うベースブロック間を架橋するようにバルブやＭＦＣ（マスフローコントローラ）等の上部機器を配置することで、ガス流路を形成するものであり、従来の配管及び継手によるガス供給系と比較して、小型化が図れると共に、メインテナンス性を向上させることが可能となっている。

【0004】

従来、このような集積化ガスシステムにおけるガスの加熱は、面状ヒータによる間接加熱方式で行われていたが、面状ヒータによる間接加熱方式では、一般に、面状ヒータの取り付けにより設置面積が増大してしまい、組み立て時やメインテナンス時の面状ヒータの着脱にも手間がかかることになっていた。また、面状ヒータによる間接加熱方式では、出口側のガス温度を精度よく制御するのが難しく、高温（例えば、２００℃程度）に加熱することも難しかった。

【0005】

なお、特開２００５－１４９０７５号公報には、下段に直列状に配置されて流体通路を夫々形成した複数のブロック継手と、上段に直列状に配置されて各ブロック継手に連通状に夫々接続された複数の流体制御機器とを具備し、各ブロック継手の流体通路と各流体制御機器とで流体制御ラインを形成する流体制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５－１４９０７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、集積化ガスシステムにおける新規な加熱方式を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明による加熱器は、集積化ガスシステム用の加熱器であって、ガス導入部及びガス導出部を備えたベース部と、前記ガス導入部から前記ガス導出部に到るガス流路を形成する流路形成部と、前記ガス流路を流れるガスを加熱するための加熱部とを備え、前記流路形成部は、内部に複数の小径流路が形成されたヒートブロック部を備え、前記加熱部は、前記ヒートブロック部を加熱することで、前記複数の小径流路を流れるガスを加熱することを特徴とする。

【0009】

この場合において、前記ヒートブロック部は、上流側に、前記ガス導入部からの流路を、前記複数の小径流路に分岐させるための流路分岐部を備えるようにしてもよい。

【0010】

また、以上の場合において、前記ヒートブロック部は、下流側に、前記複数の小径流路を合流させるための流路合流部を備えるようにしてもよい。

【0011】

また、この場合において、前記流路合流部の大きさは、前記流路分岐部の大きさより大きいようにしてもよい。

【0012】

また、以上の場合において、前記ヒートブロック部は、前記ガス流路内において、前記ガス導出部側に配置されているようにしてもよい。

【0013】

また、以上の場合において、前記ヒートブロック部は、下流側の端部の断面積が小さくなるように形成されているようにしてもよい。

【0014】

また、以上の場合において、前記加熱部は、セラミックヒータ（例えば、窒化アルミヒータ）によって構成されているようにしてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、集積化ガスシステムにおける新規な加熱方式を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明による加熱器の構成を説明するための部分断面正面図である。

【図2】本発明による加熱器の構成を説明するための底面図である。

【図3】本発明による加熱器の構成を説明するための部分断面右側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0018】

本発明による加熱器は、集積化ガスシステム用の加熱器であって、集積化ガスシステムの隣り合う２つのベースブロック間を架橋するように配置されて使用されるものである。

【0019】

図１～図３は、本発明による加熱器の構成を説明するための図である。図１は部分断面正面図を示し、図２は底面図を示し、図３は部分断面右側面図を示す。図１に示された断面は、図２におけるＢ－Ｂ線での断面を示し、図３に示された断面は、図１におけるＡ－Ａ線での断面を示している。

【0020】

図１～図３に示すように、本発明による加熱器１００は、ベース部１１０と、本体部１２０とを備える。本体部１２０は、外装カバー１２１と、流路形成部１３０と、加熱部としてのセラミックヒータ１５１とを備える。

【0021】

ベース部１１０は、加熱器１００を集積化ガスシステムのベースブロックに装着するための部材であって、底面側に、ガス導入部１１１と、ガス導出部１１２とを備えている。また、ベース部１１０の四隅には、ベース部１１０を集積化ガスシステムのベースブロックに固定するためのボルトを挿入するための貫通孔１１３が形成されている。

【0022】

ガス導入部１１１は、加熱対象となるガスを加熱器１００内に導入するためのものであり、ガス導出部１１２は、加熱後のガスを加熱器１００内から導出するためのものである。

【0023】

外装カバー１２１は、本体部１２０の外形を形成する部材であって、その内部に、流路形成部１３０及びセラミックヒータ１５１を収容するものである。

【0024】

流路形成部１３０は、ガス導入部１１１からガス導出部１１２に到るガス流路を形成するものであって、図１に示すように、本実施形態においては、概ね（９０度回転させた）コの字状の流路を形成するものである。

【0025】

本実施形態においては、流路形成部１３０は、３つの流路形成部材、すなわち、第一流路形成部材１３１と、第二流路形成部材１３２と、第三流路形成部材としてのヒートブロック部１４０とによって構成されている。各流路形成部材１３１，１３２，１４０（及びベース部１１０）は、加工性及び耐食性に優れた金属材料（本実施形態においては、ＳＵＳ３１６Ｌ）によって構成されている。

【0026】

第一流路形成部材１３１は、ベース部１１０（ガス導入部１１１）から第二流路形成部材１３２に到る流路を形成するものであって、本実施形態においては、その内部に円柱状の流路が形成されたパイプ状（円筒状）の部材によって構成されている。

【0027】

第二流路形成部材１３２は、第一流路形成部材１３１からヒートブロック部１４０に到る流路を形成するものであって、本実施形態においては、その内部に円柱状の流路が形成された概ね四角柱状の外形を有する部材によって構成されている。

【0028】

ヒートブロック部１４０は、第二流路形成部材１３２からベース部１１０（ガス導出部１１２）に到る流路を形成すると共に、ガスを加熱するためのセラミックヒータ１５１が装着される平板状の部材である。本実施形態においては、図３に示すように、セラミックヒータ１５１を固定するためのブラケット１５３をネジ留めするための領域が確保できるように、側面中央部分を矩形状に突出させたような形状に形成されている。

【0029】

図１に示すように、ヒートブロック部１４０の内部には、第一流路形成部材１３１及び第二流路形成部材１３２内の流路と比較して、径が小さい円柱状の小径流路１４１が複数（本実施形態においては、３２本）形成されており、加熱対象となるガスとヒートブロック部１４０との接触面積が大きくなるようになっている。

【0030】

また、小径流路群の上流側、すなわち、上側（上流側）の突出部１４２の内部には、一本の流路を複数の小径流路１４１に分岐させるための空間（流路分岐部）１４３が形成されると共に、小径流路群の下流側、すなわち、下側（下流側）の突出部１４４の内部には、複数の小径流路１４１を一本の流路に合流させるための空間（流路合流部）１４５が形成されている。ヒートブロック部１４０の下側（下流側）の突出部１４４は、ベース部１１０に接合されており、流路合流部１４５は、ガス導出部１１２と連通することになる。

【0031】

本実施形態においては、図１に示すように、流路合流部１４５としての空間の大きさ（高さ寸法）を、流路分岐部１４３としての空間の大きさ（高さ寸法）より大きくなるように構成しており、このような構成によって、相対的に低温であるベース部１１０側（集積化ガスシステムのベースブロック側）の温度が、昇温されたガスの温度へ影響を及ぼすのを抑制するようにしている。

【0032】

更に、本実施形態においては、図１に示すように、ベース部１１０と接合されるヒートブロック部１４０の下端部１４６の厚みを、他の部分より薄くなるように形成しており、ベース部１１０の上面と平行な面での断面積が小さくなるようにしている。このような構成によっても、相対的に低温であるベース部１１０側（集積化ガスシステムのベースブロック側）の温度が、昇温されたガスの温度へ影響を及ぼすのを抑制するようにしている。

【0033】

セラミックヒータ１５１は、ヒートブロック部１４０の一方の面に装着されて、ヒートブロック部１４０内に形成された小径流路１４１内を流れるガスを加熱するためのもの（加熱部）であり、本実施形態においては、ブラケット１５３によってヒートブロック部１４０の一方（本実施形態においては、図１における右側）の面に固定される。また、本実施形態においては、セラミックヒータ１５１は、窒化アルミヒータによって構成されている。

【0034】

セラミックヒータ１５１は、細長い矩形平板状の形状を有するものであり、ヒートブロック部１４０内において小径流路群が存在する領域の幅と同程度の幅を有している。

【0035】

図３に示すように、セラミックヒータ１５１には、一対のリード線１５２が接続されており、当該一対のリード線１５２を介して電力が供給されると、セラミックヒータ１５１が発熱して、ヒートブロック部１４０（及び小径流路１４１内を流れるガス）を加熱することになる。

【0036】

以上説明したように、本発明による加熱器においては、ベース部１１０のガス導入部１１１からガス導出部１１２に到るガス流路を形成する流路形成部１３０の一部にヒートブロック部１４０を設けると共に、ヒートブロック部１４０の内部に、多数の小径流路１４１を形成し、当該多数の小径流路１４１を流れるガスを、ヒートブロック部１４０に装着されたセラミックヒータ１５１によって加熱するようにしているので、局所的、かつ、効率的にガスを加熱することが可能となる。

【0037】

更に、上記構成を有するヒートブロック部１４０を、加熱器内のガス流路の出口側の近くに配置しているので、加熱器から排出されるガスの温度を精度よく制御することが可能となる。

【0038】

また、本発明による加熱器は、集積化ガスシステムにおける上部機器の一種として、集積化ガスシステムのベースブロックに装着できるように構成されているので、組み立て時やメインテナンス時の着脱が容易に行える。

【符号の説明】

【0039】

１００ 加熱器
１１０ ベース部
１１１ ガス導入部
１１２ ガス導出部
１１３ 貫通孔
１２０ 本体部
１２１ 外装カバー
１３０ 流路形成部
１３１ 第一流路形成部材
１３２ 第二流路形成部材
１４０ ヒートブロック部
１４１ 小径流路
１４２，１４４ 突出部
１４３ 流路分岐部
１４５ 流路合流部
１４６ 下端部
１５１ セラミックヒータ
１５２ リード線
１５３ ブラケット

【図1】

【図2】

【図3】