以下に、本発明の実施の形態について図� ��を参照しながら説明する。

 (第1の実施の形態)
 (ヒータ(加熱手段)を備えた配管の構成の説� ��)
 図3は、本発明の第1の実施の形態に係るヒ� �タを備えた配管の構成を示す図である。図3� ��左側の図はヒータを備えた配管を側面から� ��視して見た図であり、右側の図は、左側の� ��のヒータを備えた配管を右側から見た図で� ��る。図4(a)~(c)は、上述のヒータを備えた配� �に備えられた加熱手段の拡散部を構成する� �数のユニットから一ユニットを抜き出して� �した図である。図4(b)は一ユニットの側面図� ��、図4(a)は、図4(b)の一ユニットを左側から� �た図であり、図4(c)は、図4(b)の一ユニットを 右側から見た図である。

 (全体の構成)
 図3に示すように、ヒータを備えた配管101は 、長さ約450mm、直径約48mmの配管(管状部材)12� �、配管12の両端に設けられたフランジ(配管� �互接続部)11と、配管12内部に設置された加熱 手段13とで構成される。

 なお、加熱手段13の設置箇所に対応する� �分の配管12の直径は、ガス流通路の断面積を 確保することができれば、図3に示すように� �配管12両端の直径と同じにしてもよいが、ガ ス流通路の断面積をより大きく確保する必要 がある場合、図10(a)に示すように、加熱手段1 3の設置箇所に対応してその部分の配管12の直 径を両端の配管12の直径よりも大きくしても� ��い。

 加熱手段13はリード線導入部側が90度に曲 げられて、配管12の管壁を貫通する形状にな� ��ている。配管レイアウトで多くを占める直� ��部分への設置を可能にした形状であり、配� ��101全域への加熱を可能にする形状である。� ��た、リード線部は、ヒータ本体部分のシー� ��部材を延長して流通気体から完全に保護さ� ��た状態で、配管の外に引き出されている。

 後述の(ヒータを備えた配管の取り付け方 法の説明)の項で詳しく説明するように、ヒ� �タを備えた配管101は、フランジ11を介して配 管ごと別の配管に取り付け可能となっている 。配管12の両端のフランジ11は、別の配管の� �ランジと対向し、接触する面にセンターリ� �グを介在させてシールをするためのシール� �11aを有している。

 (加熱手段の構成)
 加熱手段13は、図3に示すように、ヒータ部5 1aと、配管12内壁に接触または近接させてヒ� �タ部51aを配管中央に保持し、かつガスの流� �を妨げないような構造をもつ拡散部51cとで� �成される。拡散部51cは、半導体製造に使用� �れる種々のガスに対する耐腐食性に優れ、� �つ放熱材料及び熱伝導材料でもあるステン� �スなどで構成されている。

 (ヒータ部の構成)
 ヒータ部51aは、図3に示すように、円柱状を 有する。ヒータ部51aは、カンタル線、ニクロ ム線その他の発熱線からなる中心部の発熱体 (ヒータ部51aの内部にあるため図面では表示� �ていない)と、発熱体の周囲を覆う酸化マグ� ��シュウム等の絶縁物21と、その周囲を円筒� �のステンレスシース部材22で覆って構成され ている。なお、絶縁物21は発熱体の側面を含� ��すべての周囲を覆っているが、図3では、側 面に露出する絶縁物だけを記載している。ま た、シース部材22は、図3では、側面に設置さ れていないが、少なくとも側面を覆うように 設置されてもよい。

 さらに、ヒータ部51aは、発熱体に電力を� ��給する一対のリード線14と、温度測定を行� �ための熱電対15とを備えている。

 この種のヒータは500℃以上の発熱が可能� ��あり、排ガス温度を100℃~400℃に加熱するこ とが容易であるという特徴を持っている。

 なお、上述のヒータに対して、リボンヒ� ��タ自体は、樹脂製外皮(絶縁体)であるため� �熱温度の上限が約120℃であり、配管の外側� �リボンヒータを設置した場合、配管の内部� �60~70℃程度にしか昇温できない。この程度の 温度では配管内壁へのガス生成物の付着を防 止するには十分でない。

 (拡散部の構成)
 拡散部51cは、図3に示すように、同じ構造の 複数のユニット51bで構成されている。一つの ユニット51bは、図4(a)~(c)に示すように、円筒� ��の筒状部材23と、筒状部材23の片側端部に設 けられた8枚のフィン24とで構成されている。 8枚のフィン24が一つのフィン群52を構成する� ��フィン群52を構成する8枚のフィン24は一方� �端が筒状部材23の端部の周囲を一回りするよ うにかつ等間隔で当該端部に取り付けられ、 他方の端が当該端部から斜め方向に広がって いる。隣接するフィン24同士は、ガスの流通� ��妨げないように隙間を開けて設けられてい� ��。フィンの広い面は筒状部材23の中心軸の� �向に向くようにし、或いは中心軸の方向に� �して上下が少し斜めに傾くようにする。こ� �実施形態では一ユニット51bのフィン先端は� �管12の内壁に近接させる。好ましくは接触さ せる。

 この実施形態では、筒状部材23と8枚のフ� ��ン24とは一体的に形成されている。筒状部� �23と8枚のフィン24との一体構造は、次のよう にして作製される。すなわち、適当な長さの 筒状部材を用意し、筒状部材の端面の円周に 沿って等間隔に8箇所切込みを入れるところ� �設定する。その各箇所から筒状部材の長手� �向に沿って所定の長さに切り込みを入れた� �、その切り込みに沿って筒状部材を内側か� �外側に開く。

 この拡散部51cのユニット51bは、半導体製� ��に使用される種々のガスに対する耐腐食性� ��優れ、かつ放熱部材及び熱伝導部材である� ��テンレスなどを使用して作製される。ユニ� ��ト51bは、筒状部材23をヒータ部51aに挿入し� �用いられる。これにより、ヒータ部51aの熱� �効率良く、複数のフィン24に伝導させること ができ、さらに、フィン24から周囲に効率良� ��放熱できる。

 ヒータ部51aの拡散部51cの全体は、拡散部5 1cを構成する複数のユニット51bが筒状部材23� �介して順次ヒータ部51aに挿入されて構成さ� �る。すなわち、複数のフィン群52は、ヒータ 部51aの長手方向に沿って所定の間隔をおいて 配置される。また、各フィンは広い面がヒー タ部51aの長手方向に向くように、或いはヒー タ部51aの長手方向に対して上下が少し斜めに 傾くようにして配置される。図3では、左側� �ら右側に流れるガス流に対してフィンの上� �をガス流の下流の方に傾かせている。言い� �えれば、複数のフィン24は広い面がヒータ部 51aの表面に対して立つように設けられ、かつ ヒータ部51aの周囲を相互に間隔をおいて一回 りするように設けられる。

 複数のフィン群52の相互の配置は、各フ� �ン群52のフィン24の間の隙間が、図3に示すよ うに、ヒータ部51aの長手方向に沿って隣り合 うフィン群52の間で同じ位置にくるように配� ��してもよいし、或いは相互にずれるように� ��置してもよい。

 なお、拡散部51cの一ユニットを構成する� ��状部材23と8枚のフィン24は別の方法で作製� �てもよい。そして、拡散部51cのフィン24の配 置に関して、フィンの広い面がヒータ部51aの 長手方向に対して左右が斜めに傾くように作 製されてもよいし、或いは種々の傾きのもの が混在するように作製されてもよい。

 上述した加熱手段13を配管12内に設置した ときに、ヒータ部51aは配管12の中心軸方向に� ��ってかつ配管12のほぼ中心部に配置される� �ともに、ヒータ部51aの長手方向は、加熱手� �13を配管12内に設置したときにガスの流れの� ��向と一致する。従って、このヒータを備え� ��配管101内に導入されたガスは、ヒータ部51a� ��長手方向に沿って流れ、拡散部51cのフィン2 4の間を流通する。このとき、流通するガス� �、広い面がガスの流れの方向に向いたフィ� �24によって流れの一部が遮られて乱される。 すなわち、フィン24からの熱により昇温した� ��囲気が流通ガスによって掻き回され、或い� ��昇温した流通ガス自身が掻き回されるため� ��配管101内の中央部から周辺部にかけての温� ��分布をより一層均一にすることができる。� ��にこの現象が各ユニットで順次行われるた� ��、拡散部全体の温度均一性が増すことにな� ��。

 (効果)
 以上のように、本発明の第1実施形態のヒー タを備えた配管101によれば、加熱手段13を配� ��12の内部に設置しているので、配管12内を効 率良く加熱することができる。また、リボン ヒータの場合のように配管全域に巻く必要も なく、L字型の構造の配管を備えたヒータ設� �部も必要でないため、ヒータ設置部をシン� �ルな機構とすることができる。

 また、ヒータ部51aが配管12の中央部に来� �ように設置することができるため、配管12の 中央部から周辺部にかけて加熱の偏りを少な くすることができる。さらに、拡散部51cの筒 状部材23が熱伝導部材で構成され、フィン24� �放熱部材で構成され、かつヒータ部51aの周� �に取り付けられているので、熱をヒータ部51 aの周囲に効率よく伝えるとともに広く放出� �せて、配管12内部の温度差を極力少なくする ことができる。

 (ヒータを備えた配管の変形例)
 図9(a)及び図10(a)、(b)は、第1実施形態の変形 例のヒータを備えた配管の構成を示す断面図 である。図中、図3と同じ符号で示すものは� �3と同じものである。

 図9(a)のヒータを備えた配管101aにおいて� �拡散部51dのフィン24aが筒状部材23aに設けら� �、フィン24aの広い面がガスの流れの方向に� �いている点は図3と同じであるが、拡散部51d� ��フィン24aの上部がガスの流れの上流側に傾� ��ている点が図3と異なる。

 図10(a)のヒータを備えた配管101bにおいて� ��加熱手段13は図3と同じであるが、加熱手段1 3の設置箇所に対応する部分の配管12aの直径� �両端の配管12aの直径よりも大きくなってい� �点が図3と異なる。この構成は、ガス流通路� ��断面積をより大きく確保する必要がある場� ��に適している。

 図10(b)のヒータを備えた配管101cにおいて� ��拡散部51dのフィン24aが筒状部材23aに設けら� ��、フィン24aの広い面がガスの流れの方向に� ��いている点は図3と同じであるが、拡散部51d のフィン24aの上部がガスの流れの上流側に傾 いている点が図3と異なる。また、加熱手段13 の設置箇所に対応する部分の配管12aの直径が 両端の配管12aの直径よりも大きくなっている 点も図3と異なる。

 なお、拡散部51dにおいて上述した筒状部� ��23a及びフィン24aの材料は、第1実施形態の筒 状部材23及びフィン24と同じようにステンレ� �が好適に用いられる。

 これらの構成によっても、フィン24、24a� �らの熱により昇温した雰囲気が流通ガスに� �って掻き回され、或いは昇温した流通ガス� �身が掻き回されるため、配管101a~101c内の中� �部から周辺部にかけての温度分布をより一� �均一にすることができる。更に、この現象� �各ユニットで順次行われるため、配管12、12a 内中央部から周辺部にかけて温度均一性が増 すことになる。

 (ヒータを備えた配管の取付け方法の説明)
 次に、図3、図5、図6(a)、(b)及び図7(a)、(b)を 参照しながら、上述のヒータを備えた配管101 の排気配管への取付け方法ついて説明する。

 図5は、本発明の第1実施形態であるヒー� �を備えた配管の排気配管への取付け方法に� �いて示す斜視図(その1)である。図6(a)、(b)は� ��本発明の第1実施形態であるヒータを備えた 配管の別の配管への取付け方法について示す 図(その2)である。図6(a)は斜視図であり、図6( b)は図6(a)のI-I線に沿う断面図である。図7(a)� �、本実施形態のヒータを備えた配管がエッ� �ング装置の真空ポンプ106から除害装置107に� �る間を繋ぐガス配管の一部に設置された例� �示す模式図である。図7(b)は、設置されたヒ� ��タを備えた配管の断面図である。図5及び図 6においては、ヒータを備えた配管として図3� ��示す配管101を用い、図7においては、ヒータ を備えた配管として図10(a)に示す配管101bを用 いている。配管101bの詳しい構成については� �述する。

 まず、図5に示すように、ヒータを備えた 配管101と排気配管102及び103とを準備する。な お、ヒータを備えた配管101において、リード 線部がヒータを備えた配管101の外に引き出さ れた構成は省略している。

 排気配管102は、有害ガスを排出するエッ� ��ングなどの装置の真空ポンプ106に接続され� ��排気配管103は、有害ガスの無害化のための� ��理装置107に接続されている。

 排気配管102及び103は、加熱手段13を備え� �配管101の長さに相当する間隔をあけて対向� �ている。排気配管102は、配管31と配管31の端� ��に設けられたフランジ32とを有する。一方� �排気配管103は、配管33と配管33の端部に設け� ��れたフランジ34とを有する。また、フラン� �32、34には、それぞれ、ヒータを備えた配管1 01のセンターリングシール面11aに対応する位� ��に同じくセンターリングシール面32a、34aを� ��する。なお、排気配管102でもセンターリン� ��シール面34aと同じようなセンターリングシ� ��ル面32aが形成されているが、図面上ではフ� ��ンジ32の陰になって見えない。

 次に、センターリング35、36を用意し、そ れぞれ配管102及び103の各センターリングシー ル面32a、34aにセットする。なお、各センター リングシール面11a、32a、34aには、センターリ ング35、36を収納する溝が形成されているが� �図5では省略している。

 次いで、ヒータを備えた配管101の両端の� ��ランジ11と、配管102及び103の各フランジ32、 34とが対向するように位置させ、センターリ� ��グ面32a、34aに既にセットされているセンタ� ��リング35、36がそれぞれ各フランジ11のセン� ��ーリングシール面11aにセットされるように� ��触させる。図6(a)は、このときの状態を示す 。

 次に、排気配管103とヒータを備えた配管1 01のフランジ34、11同士の接触部を示す図6(b)� �代表して示すように、クランパ37と図示しな いネジによって、排気配管102とヒータを備え た配管101のフランジ32、11同士を締め付けて� �れらの接触をより強固にするとともに、同� �ようにして排気配管103とヒータを備えた配� �101のフランジ34、11同士を締め付けてそれら� ��接触をより強固にする。これにより、セン� ��ーリング35、36によって、外部に対して配管 101、102、103内部の気密性が保たれるようにな る。

 なお、上述の説明では、排気配管102と103� ��間にヒータを備えた配管101を一つ接続した� ��、排気配管すなわち、エッチング装置等の� ��空ポンプ106排気口から除害装置107入口まで� ��配管が長くなれば、配管内温度を適当な温� ��以上に保つためヒータを備えた配管101を複� ��個設置することが望ましい。その場合、図7 (a)に示すように1個目のヒータを備えた配管10 1bを最上流すなわち真空ポンプ106の排気口に� ��ず設置し、次は1個目の配管101bのヒータ効� �がなくなる部分に2個目のヒータを備えた配� ��101bを設置する。このように行えば配管すべ てにヒータが必要にならず、4m程度の配管で� ��れば1個で、さらに長い配管でも2個から3個� ��排気配管内のガス反応生成物の付着を極力� ��げる効果がある。図7(b)は図7(a)のヒータを� �えた配管の断面図である。図7(a)及び図7(b)中 、符号105は排気配管102、103と同じような排気 配管を示し、他の符号に関して、図3、図5及� ��図6と同じ符号で示すものは、図3、図5及び� ��6と同じものを示す。

 以上のように、本発明の第1実施形態に係 るヒータを備えた配管101によれば、ヒータを 備えた配管101は、フランジ11を介して配管101� ��と排気配管102、103に取り付け可能となって� ��るため、ヒータを備えた配管101を必要な箇� ��に簡単に設置することができ、これにより� ��ヒータの設置作業の能率を向上させること� ��できる。これは、図10(a)に示すヒータを備� �た配管101bでも同様である。

 (第2の実施の形態)
 (ヒータ(加熱手段)を備えた配管の構成の説� ��)
 図8(a)~(c)は、本発明の第2の実施の形態に係� ��ヒータを備えた配管104の構成を示す図であ� ��。図8(a)は配管104の断面図であり、図8(b)は(a )の右側から見た側面図であり、(a)はII-II線に 沿う断面図に相当する。図8(c)は加熱手段40の 斜視図である。

 第2実施形態において、第1実施形態と異� �るところは、図8(c)に示す加熱手段40、特に� �散部53bの構成である。なお、図8(a)~(c)におい て、図3と同じ符号で示すものは、図3と同じ� ��のである。

 以下に、加熱手段40、特に拡散部53bの構� �について詳しく説明する。

 (加熱手段の構成)
 加熱手段40は、図8(a)に示すように、ヒータ� ��53aと拡散部53bとで構成される。

 ヒータ部53aはカートリッジ型であり、内� ��中心の発熱体41と、該発熱体41の周囲を覆う 絶縁物42aと、それらを覆うシース部材42bで構 成された略棒状である。先端はシース部材42b で覆われている。他端は90度に曲げられてお� ��リード線及び熱電対の導入部としている。

 拡散部53bは、ヒータ部53aの周囲を覆う円� ��状の筒状部材43と、筒状部材43の表面に取り 付けられた8枚の細長い板状のフィン44とで構 成されている。フィン44は、図8(a)~(c)に示す� �うに、ヒータ部53aの中心から放射状に配管(� ��状部材)12内壁に近接または接触する位置ま� ��伸びており、かつ等間隔を置いて、かつ筒� ��部材43の長手方向に沿って筒状部材43の表面 に配置される。言い換えれば、フィン44は、� ��状部材43の表面周囲に、広い面がヒータ部53 aの長手方向に平行になるように等間隔を置� �て配置される。図では発熱体41に対して平行 にしているが、放熱効果を少し上げるため傾 斜をつけて巻くような形態でもよい。また、 この拡散部53bは長手方向に一体に製作してい るが、図のように複数個に分割してもよい。 製作性を考えると分割型が好ましい。

 拡散部53bの筒状部材43及びフィン44は、第 1実施形態と同じように、半導体製造に使用� �れる種々のガスに対する耐腐食性に優れ、� �つ放熱部材及び熱伝導部材でもある、例え� �ステンレスを使用する。

 図8(a)、(b)に示すように、この加熱手段40� ��配管12内に設置したとき、ヒータ部53aが配� �12の中心軸方向に沿ってかつ配管12のほぼ中� ��部に設置されるとともに、ヒータ部53aの長� ��方向はガスの流れの方向と一致する。ヒー� ��を備えた配管104内に導入されたガスは、ヒ� ��タ部53aの長手方向に沿って流れ、拡散部53b� ��フィン44の間を流通する。この拡散部53bの� �ィン間は熱の拡散室を形成する。

 (効果)
 第2の実施形態に係るヒータを備えた配管104 によれば、フィン44がヒータ部53aの表面周囲� ��8枚、広い面がヒータ部53aの長手方向に平行 になるように間隔を置いて配置されている。

 したがって、ガスの流通を妨げずに、加� ��手段40を配管12の内部に容易に設置すること ができる。また、このため、配管12内を効率� ��く加熱することができる。さらに、リボン� ��ータの場合のように配管全域に巻く必要も� ��く、L字型の構造の配管を備えたヒータ設置 部も必要でないため、ヒータ設置部をシンプ ルな機構とすることができる。

 その他の構成は、第1の実施形態に係るヒ ータを備えた配管と同様な構成を有するので 、第1の実施形態に係るヒータを備えた配管� �同様な効果を有する。

 (ヒータを備えた配管の変形例)
 図9(b)、図10(c)、及び図10(d)は、第2実施形態� ��変形例のヒータを備えた配管の構成を示す� ��面図である。図中、図8と同じ符号で示すも のは図8と同じものである。

 図9(b)のヒータを備えた配管104aにおいて� �拡散部のフィン44aが筒状部材43aに設けられ� �フィン44aの広い面がガスの流れの方向に平� �に配置されている点は図8と同じであるが、� ��散部53cのフィン44aが、ガスの流れに沿って� ��数に分離し、相互に間隔をおいて配置され� ��いる点が図8と異なる。

 図10(c)のヒータを備えた配管104bにおいて� ��加熱手段40は図8と同じであるが、加熱手段4 0の設置箇所に対応する部分の配管12aの直径� �両端の配管12aの直径よりも大きくなってい� �点が異なる。

 また、図10(d)のヒータを備えた配管104cに� ��いて、拡散部53cのフィン44aが筒状部材43aに� ��けられ、フィン44aの広い面がガスの流れの� ��向に平行に配置されている点は図8と同じで あるが、拡散部53cのフィン44aが、ガスの流れ に沿って複数に分離し、相互に間隔をおいて 配置されている点が図8と異なる。また、加� �手段40aの設置箇所に対応する部分の配管12a� �直径が両端の配管12aの直径よりも大きくな� �ている点が図8と異なる。

 なお、拡散部53cにおいて上述した筒状部� ��43a及びフィン44aの材料は、第2実施形態の筒 状部材43及びフィン44と同じようにステンレ� �が好適に用いられる。また、ヒータ部の長� �と同じ位の一つの筒状部材43aにすべてのフ� �ン44aを設置してもよいし、ヒータ部の長さ� �りも短い筒状部材43aと、筒状部材43aを一回� �するように設けられた複数のフィン44aから� �るフィン群とを一組としてユニットを形成� �、複数のユニットを順次ヒータ部に挿入し� �設置するようにしてもよい。

 これらの構成によっても、フィン44、44a� �らの熱により昇温した雰囲気が流通ガスに� �って掻き回され、或いは昇温した流通ガス� �身が掻き回されるため、配管104a~104c内の中� �部から周辺部にかけての温度分布をより一� �均一にすることができる。更に、この現象� �各ユニットで順次行われるため、配管12、12a 内中央部から周辺部にかけての温度均一性が 増すことになる。

 (その他の実施の形態)
 以上、実施の形態によりこの発明を詳細に� ��明したが、この発明の範囲は上記実施の形� ��に具体的に示した例に限られるものではな� ��、この発明の要旨を逸脱しない範囲の上記� ��施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれ� ��。

 例えば、上記実施形態では、拡散部51c、5 1d、53b、53cの筒状部材23、23a、43、43a及びフィ ン24、24a、44、44aの材料としてステンレスを� �いているが、これに限られない。半導体製� �に使用されるガスに対する耐食性を有する� �属材料であればよい。金属材料は、耐食性� �有するとともに、特に放熱や熱伝導に優れ� �部材であればさらに好ましい。

 また、上述した拡散部51c、51d、53b、53cの� ��ィン24、24a、44、44aの表面は平滑であるが、 凹凸を形成して表面積を増やし、放熱性を向 上させてもよい。

 また、ヒータ部51aの長手方向に沿って所� ��の間隔をおいて規則的に配置される複数の� ��ィン群52を設け、かつフィン群52のフィン24� ��ヒータ部51aの周囲を相互に間隔をおいて一� ��りするように設けられているが、ヒータ部5 1aの周囲にフィン24をランダムに配置しても� �い。この変形例はまた、図9(a)、図10(b)の加� �手段13aにも適用可能である。

 また、発明のヒータを備えた配管は、排� ��配管の一部に適用されたが、単独で炉の代� ��りに用いることもできる。