特開 2024-73401 排気ライン用ヒートパイプ

(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】P2024073401

(43)【公開日】2024-05-29

(54)【発明の名称】排気ライン用ヒートパイプ

(51)【国際特許分類】

   F16L 53/38 20180101AFI20240522BHJP

   H05B 3/06 20060101ALI20240522BHJP

   H05B 3/40 20060101ALI20240522BHJP

【ＦＩ】

F16L53/38

H05B3/06 C

H05B3/40 A

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023195686

(22)【出願日】2023-11-17

(31)【優先権主張番号】10-2022-0154250

(32)【優先日】2022-11-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】523435864

【氏名又は名称】ヴルカヌス カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100130111

【弁理士】

【氏名又は名称】新保 斉

(72)【発明者】

【氏名】パク、ド ソン

(72)【発明者】

【氏名】ヤン、サン ウ

(72)【発明者】

【氏名】パク、ソン ギュ

【テーマコード（参考）】

3H025

3K092

【Ｆターム（参考）】

3H025AA14

3H025AB01

3H025AB05

3K092PP11

3K092QA04

3K092QB27

3K092QB44

3K092VV04

3K092VV15

(57)【要約】

【課題】加熱効率が高く、高温で使用することができ、それ自体の体積が小さい配管ライン用ヒートパイプを提供すること。
【解決手段】内部に流体が流れるように備えられる管体；前記管体の外周面上に配置されて前記管体に熱を加えるように備えられる発熱体；前記管体および前記発熱体の外側に配置されて、前記管体および前記発熱体を覆うように備えられる断熱材；および前記断熱材の外側に配置されて、前記断熱材を覆うように備えられる外側カバー；を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に流体が流れるように備えられる管体；
前記管体の外周面上に配置されて前記管体に熱を加えるように備えられる発熱体；
前記管体および前記発熱体の外側に配置されて、前記管体および前記発熱体を覆うように備えられる断熱材；および、
前記断熱材の外側に配置されて、前記断熱材を覆うように備えられる外側カバー；
を含む
ことを特徴とする排気ライン用ヒートパイプ。

【請求項2】

前記管体は、
非金属素材からなる
請求項１に記載の排気ライン用ヒートパイプ。

【請求項3】

前記発熱体は、
前記管体の長さ方向に沿って、前記管体の外周面上に螺旋型形態で巻かれる
請求項１に記載の排気ライン用ヒートパイプ。

【請求項4】

前記発熱体は、
一定の長さ、幅および厚さを有するバンド形態である
請求項１に記載の排気ライン用ヒートパイプ。

【請求項5】

前記発熱体の外側面から前記発熱体の外側方向に一定の長さだけ延びる形態に形成される固定体；をさらに含む
請求項１に記載の排気ライン用ヒートパイプ。

【請求項6】

前記固定体は、
一定の長さを有するピン形態である
請求項５に記載の排気ライン用ヒートパイプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内部に流体が流れるように備えられる管体と、管体に巻かれて管体に熱を加えるように備えられる発熱体を含むヒートパイプに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体の製造工程は、プロセスチャンバーで反応ガスやプロセスガスを使用する形で進められ、所定の工程が完了した後、残留するガスや反応副産物、例えば、パウダー等は排気ラインを通じて排出される。

【0003】

普通、化学気相蒸着設備の場合、化学気相蒸着工程を行った後、プロセスチャンバーから排気される排気ガスは、排気ラインを通じてスクラバー（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）等のようなガス洗浄機に排出される。

【0004】

排気ガスが排気ラインを通る過程で、排気ラインの内部では微細な粉塵形態のパウダーが生成されるが、このようなパウダーの発生原因は各排気ラインの温度、圧力、排気ガスの成分等の違いによって左右される。

【0005】

このようなパウダーが排気ラインの内壁に凝縮されると、排気圧の低下による設備エラーが発生し、排気ラインが詰まってしまうと、排気ガスが逆流して工程不良を起こすだけでなく、真空ポンプの性能が低下するという深刻な問題が発生する。

【0006】

このような問題点を解決するために、韓国特許第１０－１３５９８９５号等では、排気ラインにヒートジャケットを備えた技術を提示している。

【0007】

しかし、上のようなヒートジャケットは、配管の密着性が劣ることで空気層が形成される等、熱伝達がうまくできない問題点があり、また、ヒートジャケット自体の体積が大きいため、多数個のパイプを密集させて排気ラインにヒートジャケットを容易に設置することができないという問題点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】韓国特許第１０－１３５９８９５号（２０１４．０２．０３．登録）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

これに対して本発明は、前述の背景から案出されたものであり、加熱効率が高く、高温で使用することができ、それ自体の体積が小さい配管ライン用ヒートパイプを提供することにその目的がある。

【0010】

本発明の目的は、これに制限されるのではなく、言及していない別の目的は下の記載から通常の技術者に明確に理解される。

【課題を解決するための手段】

【0011】

このような目的を達成するために、本発明の一実施例は、内部に流体が流れるように備えられる管体；前記管体の外周面上に配置されて前記管体に熱を加えるように備えられる発熱体；前記管体および前記発熱体の外側に配置されて、前記管体および前記発熱体を覆うように備えられる断熱材；および前記断熱材の外側に配置されて、前記断熱材を覆うように備えられる外側カバー；を含むことを特徴とする排気ライン用ヒートパイプを提供する。

【0012】

また、前記管体は、非金属素材からなることを特徴とする、排気ライン用ヒートパイプを提供する。

【0013】

また、前記発熱体は、前記管体の長さ方向に沿って、前記管体の外周面上に螺旋型形態で巻かれることを特徴とする、排気ライン用ヒートパイプを提供する。

【0014】

また、前記発熱体は、一定の長さ、幅および厚さを有するバンド（ｂａｎｄ）形態であることを特徴とする、排気ライン用ヒートパイプを提供する。

【0015】

また、前記発熱体の外側面から前記発熱体の外側方向に一定の長さだけ延びる形態に形成される固定体；をさらに含むことを特徴とする、排気ライン用ヒートパイプを提供する。

【0016】

また、前記固定体は、一定の長さを有するピン（ｐｉｎ）形態であることを特徴とする、排気ライン用ヒートパイプを提供する。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプは、発熱体が管体に直接巻かれる形態で構成されるため、管体を短時間で高温に加熱させることのできる効果があり、また、従来のヒートジャケットと比較してより小さい体積を有するため多数個のヒートパイプを密集させて設置できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプの全体構成を表す図面である。

【図2】本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプの全体構成を表す分解斜視図である。

【図3】本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプに含まれる管体を表す斜視図である。

【図4】本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプに含まれる発熱体および固定体を表す斜視図である。

【図5】本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプに含まれる管体、発熱体および固定体を表す斜視図である。

【図6】本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプに含まれる断熱材を表す正面図である。

【図7】本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプに含まれる外部カバーを表す斜視図である。

【図8】本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプに含まれる外部カバーを表す正面図である。

【図9】本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプの内部を表す斜視図である。

【図10】本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプの内部を表す側面図である。

【図11】本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプ（Ｌ字型）の内部を表す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の一部の実施例を例示的な図面を通じて詳しく説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにおいて、同じ構成要素については、たとえ別の図面上に表示されていてもできるだけ同じ符号を有している。また、本発明を説明するにおいて、関連する公知の構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にし得ると判断される場合、その説明は省略する。

【0020】

また、本発明の構成要素を説明するにおいて、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を使用する場合がある。このような用語は、その構成要素を別の構成要素と区別するためのものであるだけで、その用語によって該当構成要素の本質や順番または順序等が限定されるのではない。ある構成要素が別の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載されている場合、その構成要素はその別の構成要素に直接的に連結されたり、或いは接続され得るが、各構成要素間にまた別の構成要素が「連結」、「結合」または「接続」する場合もあり得る。

【0021】

本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプは、半導体製造工程で使用されるプロセスチャンバーおよびスクラバー等のガス洗浄器間を連結する排気ラインに使用され得、各図面に示したように、本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプは、管体１００、発熱体２００、固定体３００、断熱材４００および外側カバー５００を含むことができる。

【0022】

以下、図１～図１１を参照して、本発明の各構成に対して詳しく説明する。

【0023】

先ず、管体１００は、内部に排気ガス等の流体が流れるように備えられ、一実施例として図２および図３に示したように、管体１００は中空型パイプ（ｐｉｐｅ）形態の部材で備えることができる。

【0024】

このとき、管体１００は、非金属素材からなる部材で備えることができ、一例として、管体１００はガラス（ｇｌａｓｓ）素材またはセラミック（ｃｅｒａｍｉｃｓ）素材からなる部材で備えることができる。

【0025】

より詳しくは、管体１００は石英素材またはアルミナ（ａｌｕｍｉｎａ）素材からなる部材で備えることができる。

【0026】

従来の排気ライン用パイプは、ステンレス鋼素材等、金属素材のパイプを使用していたため、排気ライン用パイプに発熱線を直接巻くことができない等の問題点があった。

【0027】

これに対して、本発明の一実施例では、管体１００をガラス或いはセラミック素材で構成するため、管体１００の外周面に後述の発熱体２００を直接巻くことができると共に、３００℃以上の高温でも使用が可能なように備えられる。

【0028】

一方、管体１００は、中空型パイプ（ｐｉｐｅ）形態の部材で備えられると共に、図１に示したようなＩ字型、または図１１に示したようなＬ字型等に形成され得、このとき、図５に示したように管体１００の両端部にはそれぞれ一側フランジ１１０および他側フランジ１３０を備えることができる。

【0029】

ここで、一側フランジ１１０にはボルト等の締結部材を挿入できるように備えられる締結孔（未図示）が備えられ得、締結孔は一実施例として一側フランジ１１０を厚さ方向に貫通して形成することができる。

【0030】

また、他側フランジ１３０にも同様に、ボルト等の締結部材を挿入できるように備えられる締結孔（未図示）が備えられ得、締結孔は一実施例として他側フランジ１３０を厚さ方向に貫通して形成することができる。

【0031】

このように、管体１００の両端部にそれぞれ一側フランジ１１０および他側フランジ１３０が備えられることにより、互いに異なる二つ以上の管体１００を容易に連結できるようになる。

【0032】

一方、管体１００には、必ずしも一側フランジ１１０および他側フランジ１３０が共に備えられるのではなく、一側フランジ１１０および他側フランジ１３０の少なくとも一つを備えることができる。

【0033】

次に、発熱体２００は、前述の管体１００の外周面上に配置されて管体１００に熱を加えるために備えられ、発熱体２００は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換させる電気抵抗体で備えることができる。

【0034】

ここで、図４に示したように、発熱体２００は、一定の長さ、幅および厚さを有するバンド（ｂａｎｄ）形態で備えられ得、このように、発熱体２００がワイヤー（ｗｉｒｅ）形態ではないバンド形態で備えられることにより、管体１００に熱を加える面積が多くなって管体１００を早い時間内に高温に加熱させることができるようになる。

【0035】

ここで、発熱体２００は、金属材質または非金属材質の電気抵抗体で備えられ得る。

【0036】

一方、発熱体２００は、管体１００の外周面上に配置されて管体１００に熱を加えるように備えられるが、より具体的には、図５に図示したように、発熱体２００は管体１００の長さ方向に沿って管体１００の外周面上に螺旋状に巻かれる形態で管体１００の外周面上に配置され得る。

【0037】

ここで、発熱体２００が管体１００の外周面上に配置されるという意味は、発熱体２００の全ての部分が管体１００の外周面上に接触した状態だけを意味するのではなく、発熱体２００の一部分が管体１００の外周面上に接触した状態と、管体１００と発熱体２００の一部分間に別の部材が介在している状態を含むものである。

【0038】

このように、発熱体２００が管体１００の外周面上に直接巻かれる形で管体１００の外周面上に配置されることにより、管体１００をより短時間で高温に加熱させることができるようになる。

【0039】

一方、発熱体２００は、管体１００の長さ方向に沿って管体１００の外周面上に螺旋状に巻かれる形態で管体１００の外周面上に配置されるが、管体１００の各区間ごとに発熱体２００の巻き間隔が異なるように形成され得る。

【0040】

例えば、発熱体２００は、管体１００の一端から他端に行くほど巻き間隔が漸進的に狭くなるように備えることができ、逆に、発熱体２００は、管体１００の一端から他端に行くほど巻き間隔が漸進的に広くなるように備えることができる。

【0041】

このように、管体１００の各区間ごとに発熱体２００の巻き間隔が異なるように形成させることにより、管体１００の各区間ごとに加えられる熱量が相違するように構成することができる。

【0042】

次に、本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプは、図４および図５に示したように、前述の発熱体２００の外側面から発熱体２００の外側方向に一定の長さだけ延びる形態で形成される固定体３００をさらに含むことができる。

【0043】

ここで、発熱体２００の外側方向とは、発熱体２００の外側面から後述する断熱材４００の内側面に向かう方向を意味し得る。

【0044】

一方、図４に示したように、固定体３００は、一定の長さを有するピン（ｐｉｎ）形態で備えることができ、固定体３００は金属材質の部材で備えられるが、一実施例としてステンレス鋼等の材質からなる部材で備えることができる。

【0045】

このとき、固定体３００は、発熱体２００と別個の部材で備えられて一端が発熱体２００の外側面に固定結合される形態で備えることができ、一実施例として固定体３００は、一端が発熱体２００の外側面に溶接によって接合することができる。

【0046】

また、固定体３００は、発熱体２００と物理的に分離されない発熱体２００の一部分の部材で備えることもできることは当然である。

【0047】

一方、固定体３００は、発熱体２００に複数個備えることができる。

【0048】

一実施例として、図５に示したように、固定体３００は、発熱体２００に複数個が備えられるが、管体１００の長さ方向の同一線上に配列されるように発熱体２００の各部分に備えられ得る。

【0049】

つまり、固定体３００は、複数個が管体１００の長さ方向に沿って配列され得、より詳しくは、固定体３００は複数個が管体１００の長さ方向に沿って配列されるが、管体１００の長さ方向の同一線上に配列され得る。

【0050】

ここで、複数個の固定体３００が管体１００の長さ方向に沿って同一線上に配列されるという意味は、複数個の固定体３００が一直線状に配列されるという意味と、複数個の固定体３００が管体１００の円周方向に沿って１ｃｍ～５ｃｍ範囲のズレを有しながら配列されるという意味を含む。

【0051】

一方、図５に示したように、管体１００の長さ方向に沿って配列される複数個の固定体３００は、一つの固定体群３００Ａを成し得、発熱体２００には少なくとも一つの固定体群３００Ａが備えられるか、管体１００の円周方向に沿って互いに一定間隔離隔されて配置される２以上の固定体群３００Ａ，３００Ｂが備えられ得る。

【0052】

一方、図９および図１０に示したように、固定体３００は、発熱体２００の外側面から発熱体２００の外側方向に一定の長さだけ延びる形に形成されて、後述する断熱材４００の一部分に断熱材４００の厚さ方向に挿入されるように備えられ、このように発熱体２００に備えられる固定体３００が、断熱材４００の一部分に断熱材４００の厚さ方向に挿入されるように備えられることにより、固定体３００によって発熱体２００の配置状態が固定されるように備えられる。

【0053】

前述のように、管体１００の外周面上に発熱体２００を直接巻く場合、発熱体２００が作動する過程で発熱体２００の体積の変化によって、管体１００外周面上における発熱体２００の配置が変動しながら発熱体２００上にショート（ｓｈｏｒｔ）が発生する危険がある。

【0054】

このような問題を解決するために、発熱体２００に固定体３００を備えて固定体３００によって管体１００の外周面上に巻かれた発熱体２００の配置が固定されるように構成している。

【0055】

次に、断熱材４００は、前述の管体１００および発熱体２００の外側に配置されて、管体１００および発熱体２００を覆うように備えられる。

【0056】

断熱材４００は、管体１００および発熱体２００の外側に配置されて、発熱体２００で発生する熱が外部に伝導しないように熱を遮断する機能を行う。

【0057】

断熱材４００は、高温での使用が可能なセラミック素材からなる断熱部材またはガラス素材からなる断熱部材として備えられ得、一実施例として断熱材４００は、シリカ（ｓｉｌｉｃａ）、アルミナ（ａｌｕｍｉｎａ）、グラスウール（ｇｌａｓｓ ｗｏｏｌ）、セラクウール（ｃｅｒａｋｗｏｏｌ）等で備えることができる。

【0058】

一方、断熱材４００は、繊維形態の部材や、複数個のパートからなる筒形（必ずしも円形に限定されるということではない）の部材で備えることができる。

【0059】

断熱材４００がグラスウール（ｇｌａｓｓ ｗｏｏｌ）、セラクウール（ｃｅｒａｋｗｏｏｌ）等の繊維形態の部材で備えられる場合、前述の固定体３００は、断熱材４００の各繊維間に挿入される形で断熱材４００によって支持あるいは固定され得る。

【0060】

一方、断熱材４００が複数個のパートからなる筒形部材で備えられる場合、前述の固定体３００は、断熱材４００の各パートに形成された挿入ホール（未図示）に挿入される形で断熱材４００によって支持あるいは固定され得る。

【0061】

一実施例として、図６には、断熱材４００が半円筒形の第１断熱材４１０と、半円筒形の第２断熱材４３０を含む形態が示されている。

【0062】

このとき、図６に示したように、第１断熱材４１０には、第１断熱材４１０の内部方向に半円筒形に陥没した第１安着溝４１１が第１断熱材４１０の長さ方向に沿って形成され得、また、第１安着溝４１１上には第１断熱材４１０の内部方向に陥没した第１挿入孔４１３が形成され得る。

【0063】

第１断熱材４１０の第１安着溝４１１には管体１００が安着し、第１挿入孔４１３には固定体３００が挿入される。

【0064】

同様に、第２断熱材４３０には、第２断熱材４３０の内部方向に半円筒形に陥没した第２安着溝４３１が第２断熱材４３０の長さ方向に沿って形成され得、また、第２安着溝４３１上には第２断熱材４３０の内部方向に陥没した第２挿入孔４３３が形成され得る。

【0065】

第２断熱材４３０の第２安着溝４３１には管体１００が安着し、第２挿入孔４３３には固定体３００が挿入される。

【0066】

一方、断熱材４００が管体１００および発熱体２００の外側に配置されるという意味は、断熱材４００が管体１００および発熱体２００に共に接触している場合、断熱材４００が管体１００および発熱体２００のいずれかにのみ接触している場合、断熱材４００が管体１００および発熱体２００に共に接触していない場合を全て含む。

【0067】

また、断熱材４００が、管体１００または発熱体２００に接触するという意味は、断熱材４００の全ての部分が接触した状態と、断熱材４００の一部分が接触した状態、および断熱材４００と管体１００の一部分間に別の部材が介在している状態、断熱材４００と発熱体２００の一部分間に別の部材が介在している状態を全て含むものである。

【0068】

次に、外側カバー５００は、前述の断熱材４００の外側に配置されて、断熱材４００を覆うように備えられる。

【0069】

外側カバー５００は、断熱材４００の外側に配置されて断熱材４００を覆うように備えることにより、内部に管体１００、発熱体２００、固定体３００および断熱材４００を収容するケーシング機能を行う。

【0070】

外側カバー５００は、一実施例として、ステンレス鋼素材からなる筒形（必ずしも円形に限定するということではない）の部材で備えられ得る。また、外側カバー５００は、複数個のパートからなる部材で備えられ得、一実施例として図７に示したように、外側カバー５００は、第１外側カバー５１０および第２外側カバー５３０を含むことができる。

【0071】

ここで、図７では、第１外側カバー５１０に第１締結孔５１１ａを含む第１締結フランジ５１１が第１外側カバー５１０の長さ方向に沿って備えられ、第２外側カバー５３０には、第２締結孔５３１ａを含む第２締結フランジ５３１が第２外側カバー５３０の長さ方向に沿って備えられ、第１外側カバー５１０および第２外側カバー５３０が互いにボルト等の締結部材によって締結されるように備えられた形を図示している。

【0072】

また、図８に示したように、第１外側カバー５１０および第２外側カバー５３０は、一側が互いにヒンジ部材５５０によって連結されている形で備えられてもよい。

【0073】

以上で説明した本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプは、図１に示したようなＩ字型、または図１１に示したようなＬ字型で備えられ得、本発明の一実施例にかかる排気ライン用ヒートパイプは、発熱体が管体に直接巻かれた形態に構成されるため、管体を短時間で高温に加熱させることのできる効果があり、また、従来のヒートジャケットと比較してより小さい体積を有するようになるため、多数個のヒートパイプを密集させて設置できるという効果がある。

【0074】

以上で、本発明の実施例を構成する全ての構成要素が一つに結合されたり、結合されて動作することを説明したが、本発明が必ずしもこのような実施例に限定されるのではない。つまり、本発明の目的の範囲内であれば、その全ての構成要素が一つ以上に選択的に結合して動作することもできる。

【0075】

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであり、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から外れない範囲で多様な修正および変形が可能である。よって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明のためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるのではない。本発明の保護範囲は、下記の請求範囲によって解釈しなければならなく、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0076】

１００：管体
１１０：一側フランジ
１３０：他側フランジ
２００：発熱体
３００：固定体
３００Ａ，３００Ｂ：固定体群
４００：断熱材
４１０：第１断熱材
４１１：第１安着溝
４１３：第１挿入孔
４３０：第２断熱材
４３１：第２安着溝
４３３：第２挿入孔
５００：外側カバー
５１０：第１外側カバー
５１１：第１締結フランジ
５１１ａ：第１締結孔
５３０：第２外側カバー
５３１：第２締結フランジ
５３１ａ：第２締結孔
５５０：ヒンジ部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】