[发明专利]在线式高纯度化学品加热器

说明书

一种加热器组件，包括加热软管结构，该加热软管结构包括相对薄的热塑性导管和电阻线或电阻带，该电阻线或电阻带缠绕在导管的外周上并且与导管热连通。电阻线或电阻带对导管的表面面积的总覆盖率至少为导管的表面面积的50％，使得电阻线或电阻带加强导管。非导电编织层布置在电阻线或电阻带上。编织层能渗透导管泄漏出的蒸汽。设置有支撑构件，通过该支撑构件支撑加热软管结构。支撑构件可以容纳在流过吹扫气体的壳体中。

技术领域

本公开涉及化学品加热器。更具体地，本公开涉及一种新的和改进的在线式(in-line)化学品加热器，与市场上目前可用的在线式化学品加热器相比，该在线式化学品加热器提供一种更具成本效益的用于加热超纯化学品的解决方案。

背景技术

在传统的在线式化学品加热器中，加热元件形成为紧凑形状(诸如螺旋形或U形)并且插入密封的压力容器中。然后，待加热的流体在包围形成的加热元件的腔室内流动。因此，流体在加热元件周围的某些区域中产生涡流。当然，这些涡流是不利的。另外，常规的在线式化学品加热器在流体流动路径内具有停滞区域，并且众所周知这些区域是不利的。其他常规的加热器设计具有带过度湍流区域的流体流动路径，并且这种区域同样是不利的。

许多工业要求使用热交换器以调节高纯度流体和/或腐蚀性流体的温度。例如，半导体工业中的微芯片制造工艺需要对用于蚀刻和/或清洗硅片和微电路线的蚀刻流体和/或清洗流体进行加热和温度调节。因为蚀刻流体/清洗流体的处理温度和热容均相对较高，所以需要相当大的热量以将蚀刻流体/清洗流体的温度升高并维持在所需水平。此外，由于这些流体本质上是腐蚀性的，因此需要使用诸如聚四氟乙烯(PTFE，由杜邦公司以商标出售)或其它适合的聚合物等化学惰性材料来承载流体或者保护电阻加热元件不被腐蚀。尽管PTFE和其他这种聚合物为化学惰性，但由于它们是不良的导热体，因此是不利的。因此，由于需要采用这种化学惰性材料，热源与待加热的流体之间的热传递受到限制。

导管在间隔开的位置之间输送液体和气体。术语“导管”是指任何大致管状的细长构件，并且包括通常称为软管、管、管道等的柔性设备。这种导管可以由热塑性材料制成，并且可以为单壁构造或多壁构造，并且可以加强或不加强。在本公开中，术语“导管”涵盖所有这些构件或设备。

从成本角度来看，这种加热组件的最昂贵部分是含氟聚合物或类似化学惰性的热塑性管材。因此，减小热塑性管的厚度以减少整个加热单元的成本将是有利的。然而，特别在如果流体具有腐蚀性并可能对系统的其他组件产生不利影响时，如果管壁做的太薄，则需要对管壁进行支撑或加强，使得管壁不会破裂而导致流过管并且被加热的流体的泄漏。将电阻加热线或电阻加热带围绕在构成流体流动路径的相对薄的热塑性管上以加强管是有利的。通过这样的构造，电阻线或电阻带将不仅为流动通过管道的流体提供热源，而且还将加强管道。同时，在电阻线或电阻带的连续线圈之间设置电绝缘体将是有利的。

还期望提供一种加热组件，其采用直通流动路径，使得待加热的流体连续地流动通过管，而在管中没有任何停滞段或过度湍流段。直通的流动路径将使加热组件的长度最小化，并且减少工艺流体加热至所需温度所需的停留时间。另外，期望为加热组件提供接地面，该接地面设计为：当加热器通电时，接地面连接至大地接地。通过这种方式，如果万一发生泄漏，则将提供接地的电流路径，然后允许关闭加热器。

发明内容

根据本公开的一个实施例，加热器组件包括加热软管结构，该加热软管结构包括：热塑性的导管，其壁厚为0.003英寸至0.045英寸(0.0076厘米至0.1143厘米)之间，待加热的工艺流体流动通过该导管。电阻线或电阻带围绕导管的外周缠绕并且与导管热连通。电阻线或电阻带对导管的表面面积的总覆盖率至少为导管的表面面积的50％，使得电阻线或电阻带加强或支撑导管。非导电编织层布置在电阻线或电阻带上，其中编织层能渗透导管泄漏出的蒸汽。设置有支撑构件，通过该支撑构件支撑加热软管结构。