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技術 加熱方法および加熱装置

出願人 光洋サーモシステム株式会社
発明者 長嶋靖
出願日 2004年12月27日 (15年10ヶ月経過) 出願番号 2004-376992
公開日 2005年6月30日 (15年4ヶ月経過) 公開番号 2005-174943
状態 特許登録済
技術分野 面発熱体
主要キーワード 予熱用ヒーター パネル状ヒータ ガス流動空間 最高表面温度 ヒーター出力 ガス流入孔 並列ピッチ ヒーターカバー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年6月30日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

並列配置される複数のパネル状ヒーターの間の加熱領域における温度分布を、低コストシンプルな構成により短時間で均一化でき、加熱対象を高精度に均一加熱することができる加熱方法加熱装置を提供する。

解決手段

互いに間隔をおいて並列する複数のパネル状ヒーター3を備える加熱装置によって、互いに隣接するヒーター3の間において、ヒーター3の加熱面に対向するように配置される加熱対象を加熱する。各ヒーター3の内部に設けたガス流動空間を、中央近傍の室20aと周辺近接する室20bとに分割する隔壁21に、相隣接する室を連絡するガス流通孔21aが設けられる。中央近傍の室20aに、ヒーター3の設定温度よりも低温ガスを導入し、そのガスを加熱面3aの中央から周辺に向かい流動させる。中央近傍の室20aに周辺に近接する複数の室20bが隣接する。

概要

背景

互いに間隔をおいて並列する複数のパネル状ヒーターを備える加熱装置によって、互いに隣接する前記ヒーターの間において、前記ヒーターの加熱面に対向するように配置される加熱対象を加熱することが従来から行われている。

概要

並列配置される複数のパネル状ヒーターの間の加熱領域における温度分布を、低コストシンプルな構成により短時間で均一化でき、加熱対象を高精度に均一加熱することができる加熱方法と加熱装置を提供する。互いに間隔をおいて並列する複数のパネル状ヒーター3を備える加熱装置によって、互いに隣接するヒーター3の間において、ヒーター3の加熱面に対向するように配置される加熱対象を加熱する。各ヒーター3の内部に設けたガス流動空間を、中央近傍の室20aと周辺近接する室20bとに分割する隔壁21に、相隣接する室を連絡するガス流通孔21aが設けられる。中央近傍の室20aに、ヒーター3の設定温度よりも低温ガスを導入し、そのガスを加熱面3aの中央から周辺に向かい流動させる。中央近傍の室20aに周辺に近接する複数の室20bが隣接する。

目的

上記のような互いに隣接するパネル状ヒーターの間の加熱領域においては、ヒーターの加熱面の中央近傍では周辺近傍に比べて放熱が少なくなる。そのため、各加熱面の温度分布の均一性が低下するという問題がある。そこで、各ヒーターの出力を加熱面の中央近傍では周辺近傍に比べて低くすることが考えられる。しかし、そのようなヒーター出力の調整には時間を要する。また、加熱温度が例えば250度以下のような比較的低温である場合、ヒーター出力を調整しても温度分布の均一性を十分に確保するのは困難であった。
本発明は、上記問題を解決することのできる加熱方法と加熱装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

上下方向に沿って互いに間隔をおいて並列する複数のパネル状ヒーターを備え、互いに隣接する前記ヒーターの間において、前記ヒーターの加熱面に対向するように加熱対象が配置される加熱装置であって、各ヒーターの内部にガス流動空間が設けられ、そのガス流動空間にガスを導入するためのガス導入手段が設けられ、前記ガス導入手段は、前記ガス流動空間において前記加熱面の中央近傍からガスを吹き出す吹出し口を有し、そのガス流動空間に導入されたガスが前記加熱面の中央から周辺に向かい流動するように、そのガスは加熱面の中央近傍に導入され、各ヒーターに、そのガス流動空間に導入されたガスの排出口が、前記加熱面の周辺に近接する位置に設けられ、各ヒーターに、前記ガス流動空間を前記加熱面の中央近傍の室と、この中央近傍の室よりも周辺に近接する室とに分割する隔壁が設けられ、その隔壁に、相隣接する室を連絡するガス流通孔が設けられ、その加熱面の中央近傍の室に前記ガス導入手段によってガスが導入され、前記加熱面の中央近傍の室に、その中央近傍の室よりも周辺に近接する複数の室が隣接することを特徴とする加熱装置。

請求項2

前記ガスの排出口は、その排出口から排出されるガスが前記加熱対象に直接吹き付けられることがないように、前記加熱対象の配置領域よりも前記加熱面の中央から離れた位置に設けられている請求項1に記載の加熱装置。

請求項3

請求項1または2に記載の加熱装置によって、互いに隣接する前記ヒーターの間において、前記ヒーターの加熱面に対向するように配置される加熱対象を加熱するに際して、各ヒーターの内部に設けたガス流動空間に、ヒーターの設定温度よりも低温のガスを導入し、そのガス流動空間に導入されたガスを、前記加熱面の中央から周辺に向かい流動させることを特徴とする加熱方法

技術分野

0001

本発明は、互いに間隔をおいて並列する複数のパネル状ヒーターにより加熱対象を加熱する方法と装置に関し、例えばフラットパネルディスプレイ用基板の加熱に利用できる。

背景技術

0002

互いに間隔をおいて並列する複数のパネル状ヒーターを備える加熱装置によって、互いに隣接する前記ヒーターの間において、前記ヒーターの加熱面に対向するように配置される加熱対象を加熱することが従来から行われている。

発明が解決しようとする課題

0003

上記のような互いに隣接するパネル状ヒーターの間の加熱領域においては、ヒーターの加熱面の中央近傍では周辺近傍に比べて放熱が少なくなる。そのため、各加熱面の温度分布均一性が低下するという問題がある。そこで、各ヒーターの出力を加熱面の中央近傍では周辺近傍に比べて低くすることが考えられる。しかし、そのようなヒーター出力の調整には時間を要する。また、加熱温度が例えば250度以下のような比較的低温である場合、ヒーター出力を調整しても温度分布の均一性を十分に確保するのは困難であった。
本発明は、上記問題を解決することのできる加熱方法と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

0004

本発明装置は、上下方向に沿って互いに間隔をおいて並列する複数のパネル状ヒーターを備え、互いに隣接する前記ヒーターの間において、前記ヒーターの加熱面に対向するように加熱対象が配置される加熱装置であって、各ヒーターの内部にガス流動空間が設けられ、そのガス流動空間にガスを導入するためのガス導入手段が設けられ、前記ガス導入手段は、前記ガス流動空間において前記加熱面の中央近傍からガスを吹き出す吹出し口を有し、そのガス流動空間に導入されたガスが前記加熱面の中央から周辺に向かい流動するように、そのガスは加熱面の中央近傍に導入され、各ヒーターに、そのガス流動空間に導入されたガスの排出口が、前記加熱面の周辺に近接する位置に設けられ、各ヒーターに、前記ガス流動空間を前記加熱面の中央近傍の室と、この中央近傍の室よりも周辺に近接する室とに分割する隔壁が設けられ、その隔壁に、相隣接する室を連絡するガス流通孔が設けられ、その加熱面の中央近傍の室に前記ガス導入手段によってガスが導入され、前記加熱面の中央近傍の室に、その中央近傍の室よりも周辺に近接する複数の室が隣接することを特徴とする。
本発明方法は、本発明の加熱装置によって、互いに隣接する前記ヒーターの間において、前記ヒーターの加熱面に対向するように配置される加熱対象を加熱するに際して、各ヒーターの内部に設けたガス流動空間に、ヒーターの設定温度よりも低温のガスを導入し、そのガス流動空間に導入されたガスを、前記加熱面の中央から周辺に向かい流動させることを特徴とする。
本発明によれば、ヒーターの設定温度よりも低温のガスを、そのヒーターの内部に設けたガス流動空間において加熱面の中央から周辺に向かい流動させるので、加熱対象の配置領域においてヒーターの加熱面の中央近傍での放熱を促進することができる。これにより、加熱面の温度分布を短時間で高精度に均一化し、加熱対象を均一に加熱することができる。各ヒーターにガス流動空間が設けられることで、中実のヒーターに比べて軽量化できる。各ヒーターに、そのガス流動空間に導入されたガスの排出口が、加熱面の周辺に近接する位置に設けられているので、複雑な構成を要することなくコスト低減できる。各ヒーターに、ガス流動空間を加熱面の中央近傍の室と、この中央近傍の室よりも周辺に近接する室とに分割する隔壁が設けられ、その隔壁に、相隣接する室を連絡するガス流通孔が設けられ、その加熱面の中央近傍の室に前記ガス導入手段によってガスが導入されるので、確実にガスを加熱面の中央から周辺に向かい流動させることができる。

0005

本発明装置において、前記ガスの排出口は、その排出口から排出されるガスが前記加熱対象に直接吹き付けられることがないように、前記加熱対象の配置領域よりも前記加熱面の中央から離れた位置に設けられているのが好ましい。これにより、そのガスによる加熱対象の温度変動を防止できる。

発明の効果

0006

本発明によれば、並列配置される複数のパネル状ヒーターの間の加熱領域における温度分布を、低コストシンプルな構成により短時間で均一化でき、加熱対象を高精度に均一加熱することができ、さらに各ヒーターを軽量化すると共に省エネルギー化を図ることができる加熱方法と加熱装置を提供できる。

発明を実施するための最良の形態

0007

図1図2に示す加熱装置1は、炉体2と、この炉体2の内部に配置される複数のパネル状ヒーター3とを備える。それらヒーター3は、空間を効率良く利用できるように、図3に示すように厚さ方向を上下方向として、上下方向に沿って互いに間隔をおいて並列される。板状の加熱対象4が厚さ方向を上下方向として、互いに隣接するヒーター3の間において、ヒーター3の上面により構成される加熱面に対向するように配置される。その加熱面と加熱対象4の上下面は水平に沿うように配置される。本実施形態では、炉体2の両側の開閉扉2a、2bにより開閉される出入り口から加熱対象4が出し入れされる。

0008

図4に示すように、各ヒーター3は炉体2によりブラケット5を介して支持されている。各ヒーター3は、ヒーター本体10と、このヒーター本体10の下方を覆うヒーターカバー11とを有する。そのヒーター本体10は、通電により発熱する発熱体10aを、アルミ板10b、10cにより挟み込むことで構成され、その上面が加熱面3aとされている。その加熱面3aから突出する支持片6により加熱対象4が支持される。そのヒーターカバー11はステンレス鋼板製で、底板11aと、この底板11aの外縁から上方に伸び周壁11bとから構成されている。その底板11aの下面は金属光沢を有する反射面11a′とされ、加熱面3aから発する熱線を反射する。これにより加熱対象4は、下方からヒーター3により直接に輻射加熱されると共に、上方から間接的に輻射加熱される。

0009

各ヒーター3の内部に、そのヒーター本体10とヒーターカバー11とで囲まれるガス流動空間20が設けられている。図5に示すように、そのガス流動空間20は、加熱面3aの中央近傍の室20aと、この中央近傍の室20aよりも周辺に近接する室20bとに、隔壁21によって分割されている。その隔壁21に、相隣接する室を連絡するガス流通孔21aが設けられている。

0010

各ヒーター3のガス流動空間20にガスを導入するためのガス導入手段としてガス導入配管22が設けられている。そのガス導入配管22の一端は、炉体2の外部のガス供給源(図示省略)に接続されている。そのガス導入配管22の他端は、各ヒーター3に挿入されるように分岐され、各ガス流動空間20において加熱面3aの中央近傍の室20aに配置されている。これにより、そのガス導入配管22の他端は、ガス流動空間20において加熱面3aの中央近傍からガスを吹き出す吹出し口22aとされている。その吹出し口22aから吹き出されたガスは、加熱面3aの中央近傍の室20aに導入された後に、図5において矢印で示すように上記ガス流通孔21aを通って、加熱面3aの周辺に近接する室20bに流動する。すなわち、そのガス流動空間20に導入されたガスは加熱面3aの中央から周辺に向かい流動する。なお、そのガス流動空間20に導入するガスを予熱するため、図2に示すように、そのガス導入配管22を流れるガスの予熱用ヒーター26が炉体2に取り付けられている。

0011

そのガス流動空間20に導入されたガスを排出するため、各ヒーター3のヒーターカバー11の底板11aに複数の排出口23が設けられている。各排出口23は加熱面3aの周辺に近接する。各排出口23から排出されるガスが加熱対象4に直接吹き付けられることがないように、各排出口23は加熱対象4の配置領域よりも加熱面3aの中央から離れた位置に配置されている。なお、排出口23の数や配置は、ガス流動空間20に導入されたガスを加熱面3aの中央から周辺に向かい流動させることができれば特に限定されない。

0012

その排出口23から排出されたガスを炉体2の外部に導くため、各ヒーター3の両側に、外周に複数のガス流入孔27aが形成された排気用配管27が設けられている。各排気用配管27の一端は閉鎖され、他端は互いに接続されて炉体2の外部において開口する。なお、各排気用配管27のガス流入孔27aは炉体2の出入り口に対向する位置に形成され、これにより排出口23から排出されるガスは炉体2の出入り口に向かい導かれる。よって、その開閉扉2a、2bにより閉鎖されていた炉体2の出入り口を開いた時に、その出入り口から外気が炉体2内に侵入するのを、そのガスにより抑止して炉体2内の温度低下を軽減することができる。

0013

そのガスの種類は、加熱対象4に影響を与えることがなければ特に限定されず、例えば窒素ガスドライエアを用いることができる。そのガス流量は加熱装置1の規模やヒーター3の設定温度に応じて適宜定めればよい。例えば、各ヒーター3の寸法が950mm×1140mm×38mmで、並列ピッチが75mm〜90mmで、5枚の加熱対象4を処理する場合、ガス流量は各ヒーターあたり毎分20〜100リットルとする。ガスの温度は、例えばヒーター3の設定温度が100℃〜180℃であれば20℃程度低くし、ヒーター3の設定温度が180℃〜250℃であれば30℃程度低くするのが好ましいが、これに限定されるものではなく、また、必ずしもガスを予熱する必要はない。

0014

上記実施形態によれば、互いに隣接するヒーター3の間において、加熱面3aに対向するように配置される加熱対象4を輻射加熱するに際して、ガス流動空間20にヒーターの設定温度よりも低温のガスを導入し、そのガス流動空間20に導入されたガスを加熱面3aの中央から周辺に向かい流動させる。これにより、加熱対象4の配置領域において加熱面3aの中央近傍での放熱を促進することができる。よって、加熱面3aの温度分布を短時間で高精度に均一化し、加熱対象4を均一に加熱することができる。各ヒーター3にガス流動空間20が設けられることで、中実のヒーターに比べて軽量化できる。また、加熱面3aの中央近傍にガスの吹出し口22aを設け、加熱面3aの周辺に近接するガスの排出口23を設けるだけでよいため、複雑な構成を要することなく低コストで実施することができる。そのガス流動空間20においてガスは加熱面3aの中央近傍の室20aから周辺に近接する室20bにガス流通孔21aを通って流れるので、確実にガスを加熱面3aの中央から周辺に向かい流動させることができる。さらに、排出口23から排出されるガスが加熱対象4に直接吹き付けられることがないので、そのガスによる加熱対象4の温度変動を防止できる。

0015

図6は、上記実施形態の加熱装置1により加熱したフラットパネルディスプレイ用ガラス基板の温度と温度偏差時間変化を示す。そのガラス基板の寸法は730mm×920mm×0.7mm、ヒーター3の設定温度は230℃、ガス流量は毎分30リットルとした。図の横軸は加熱時間、左縦軸はガラス基板の表面温度、右縦軸はガラス基板の表面温度の偏差を示す。図において実線Aはガラス基板の最高表面温度位置の温度の時間変化、実線Bはガラス基板の最低表面温度位置の温度の時間変化、破線Cはガラス基板の最高表面温度位置の設定温度からの偏差の時間変化、破線Dはガラス基板の最低表面温度位置の設定温度からの偏差の時間変化、破線Eはガラス基板の最高表面温度位置の温度と最低表面温度位置の温度との偏差の時間変化を示す。これにより、上記実施形態の加熱装置1によれば、6分程度で最高表面温度と最低表面温度との偏差を5℃以下にできることを確認できた。これに対して、そのガスを供給しなかった場合は、その偏差は時間が経過しても約10℃よりも小さくなることはなく、また、目標の偏差に到達するまでに非常に長い時間を要する場合もあった。すなわち、本発明によれば加熱領域における温度分布を短時間で均一化して加熱対象を高精度に均一加熱できることを確認できた。

図面の簡単な説明

0016

本発明の実施形態の加熱装置の側面図
本発明の実施形態の加熱装置の平面図
本発明の実施形態の加熱装置におけるパネル状ヒーターの並列状態を示す斜視図
本発明の実施形態の加熱装置における要部の側断面図
本発明の実施形態の加熱装置における要部の平断面図
本発明の加熱装置により加熱した基板の温度と温度偏差の時間変化を示す図

符号の説明

0017

1加熱装置
2炉体
3パネル状ヒーター
3a加熱面
4加熱対象
20ガス流動空間
20a 加熱面の中央近傍の室
20b 加熱面の中央近傍の室よりも周辺に近接する室
21隔壁
21aガス流通孔
22ガス導入配管
22a吹出し口
23 排出口

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