CN100350207C

CN100350207C - 加热装置

Info

Publication number: CN100350207C
Application number: CNB021409277A
Authority: CN
Inventors: 长嶋靖
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: JTEKT Thermo Systems Corp
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: CN1450331A; KR20030080948A; TW533301B; KR100837706B1; JP2003303666A

Abstract

本发明的加热装置，在上下并列的加热器之间利用辐射热对加热对象进行加热时，能抑制来自加热对象上方的加热并精确地控制加热温度，可实现加热器的低成本化、薄型化和省能源化。所述加热装置具有沿上下方向相互具有间隔地排列的多个板状加热器3，各个加热器3具有发热体10a、覆盖该发热体10a上面的上部罩盖10b、和覆盖该发热体10a下面的下部罩盖10c，配置在相互邻接的上述加热器3之间的加热对象4可被从各加热器3的上面侧辐射的热和从下面侧辐射的热加热，通过使下部罩盖10c的辐射率比上述上部罩盖10b的辐射率低，而在各个加热器3中使对每单位时间来自下面侧的热辐射量的抑制多于对来自上面侧的热辐射量的抑制。

Description

加热装置

技术领域

本发明涉及一种加热装置，所述加热装置适用于利用沿上下方向相互具有间隔地排列(并列)的多个板状加热器，加热例如平板显示器用基片之类的平板状加热对象。

背景技术

在高效率地加热例如在玻璃基片上形成的有机物系列的薄膜时，通过红外线从膜内部进行加热是有效的。为进行这种红外线加热，以往使用的加热装置具有沿上下方向相互具有间隔地排列的多个板状加热器，各个加热器具有发热体、覆盖该发热体上面的上部罩盖、和覆盖该发热体下面的下部罩盖，配置在相互邻接的上述加热器之间的加热对象可被从各加热器的上面侧辐射的热和从下面侧辐射的热加热。

根据加热对象的特性，有时需要通过抑制上方侧的加热而促进下方侧的加热来进行高效率的加热。例如如果从上方加热基片上的薄膜，就会使薄膜表面首先乾燥，从而妨碍溶剂等从薄膜内部挥发，成为膜质的降低或出现次品的原因。在这种情况下，由于被上述加热装置加热的加热对象是由位于上方的加热器的下面侧辐射的热和位于下方的加热器的上面侧辐射的热来加热的，所以需要对各加热器的下面侧的散热抑制多于对上面侧的散热抑制。为此，在以往的加热器中附加了对加热器的下面侧进行冷却或隔热的功能。

而如果在各加热器中附加冷却或隔热的功能，就不单会使加热器成本提高，而且还会使加热器的尺寸变大。而且，在大型的加热对象的情况下，由于加热器的散热面积也增大，为了防止因加热器的自重引起的翘曲，加热器的上下方向上的尺寸也变大。但加热器在上下方向上的尺寸增大后，会使加热装置大型化，从而妨碍节省能源。另外，如果加热器因自重而产生翘曲，由于散热面与加热对象之间的距离变得不均匀，所以有碍于均匀的加热。而且，在相互邻接的加热器之间的加热区域中，加热器中心附近与周边附近相比难以散热，从而降低了温度分布的均匀性。

本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的加热装置。

发明内容

本发明可适用于一种加热装置，该加热装置具有沿上下方向相互具有间隔地排列的多个板状加热器，各个加热器具有发热体、覆盖该发热体上面的上部罩盖、和覆盖该发热体下面的下部罩盖，配置在相互邻接的上述加热器之间的加热对象可被从各加热器的上面侧辐射的热和从下面侧辐射的热加热。

本发明的第1个特征在于，通过使上述下部罩盖的辐射率比上述上部罩盖的辐射率低，而在各个加热器中使对每个单位时间来自下面侧的热辐射量的抑制多于对来自上面侧的热辐射量的抑制。在这种情况下，最好通过使上述下部罩盖的表面特性与上述上部罩盖的表面特性不同而使上述下部罩盖的辐射率低于上述上部罩盖的辐射率。本发明的第2个特征在于，通过使上述下部罩盖的热传导率低于上述上部罩盖的热传导率，而在各个加热器中使对每个单位时间来自下面侧的热辐射量的抑制多于对来自上面侧的热辐射量的抑制。在这种情况下，最好通过使上述下部罩盖的材质与上述上部罩盖的材质不同而使上述下部罩盖的热传导率低于上述上部罩盖的热传导率。

根据本发明，不需在各个加热器的下面侧附加冷却功能或隔热功能，就能使对来自各个加热器的下面侧的热辐射量的抑制多于对来自上面侧的热辐射量的抑制，从而可以实现加热器的低成本化、薄型化和省能源化。

最好上述加热器由炉体以两端支承的方式支承，而且使上述下部罩盖的热膨胀率比上述上部罩盖的热膨胀率小。这样，就能使因加热器的自重引起的翘曲与因上部罩盖和下部罩盖的热膨胀率之差引起的翘曲相抵消，从而能够在不需加大加热器在上下方向上的尺寸而减低加热器的翘曲，实现加热的均匀化。

最好使下部罩盖的内部形成空间。这样就能在不需要特别构件的情况下在加热器的下面侧附加隔热功能，从而能够在各个加热器中使对每个单位时间来自下面侧的热辐射量的抑制大于对来自上面侧的热辐射量的抑制。

在这种情况下，最好设置用于向上述空间内导入比加热器的设定温度低的气体的气体导入装置，将上述气体导入到加热器的中心附近，以使被导入的上述气体从加热器的中心附近向周边流动。这样就能使加热器内的温度分布在短时间内被高精度地均匀化，能够均匀地加热被加热对象。再有，最好在各个加热器中设置隔壁，所述隔壁将上述空间分隔为中心附近的室和比该中心附近的室靠近周边的室；并在上述隔壁上设置沟通相互邻接的室的气体流通孔，由上述气体导入装置向上述中心附近的室导入气体。这样就能确实使气体从中心向周边流动。

根据本发明的加热装置，在上下并列的加热器之间通过热辐射对加热对象进行加热时，能够通过使对从加热对象上方加热的抑制大于对从下方加热的抑制，而进行精确的温度控制，并能实现加热器的低成本化，薄型化、和省能源化，而且能在短时间内使加热区域的温度分布均匀化，从而能够高精度并且均匀地将加热对象加热。

附图说明

图1是本发明实施例的加热装置的侧面图。

图2是本发明实施例的加热装置的平面图。

图3是本发明实施例的加热装置的主要部分的侧视截面图。

图4是显示本发明实施例的加热装置的板状加热器的支承状态的侧视图。

图5是本发明实施例的加热装置的主要部分的平视截面图。

具体实施方式

图1、图2所示的加热装置1具有炉体2和配置在该炉体2内部的多个板状加热器3。如图3所示，这些加热器3以厚度方向作为上下方向，并沿上下方向具有间隔地并列。通过由各个加热器3向上方突出的支承片6，以厚度方向作为上下方向将平板状加热对象4支承起来。配置成使各个加热器的上下面和加热对象的上下面与水平面一致。该加热对象例如象平板显示器用基片一样在玻璃基片上形成有机物系列的薄膜，通过抑制来自上方侧的加热和促进来自下方侧的加热而进行高效率的加热。在本实施例中，加热对象4从由炉体两侧的开闭门2a、2b进行开、关的进出口进入和退出。

如图3、图4所示，各个加热器3以装载于托架中的状态由炉体2支承其两端。也可以用螺栓等仅在一处将各个加热器固定到托架5上，以避免因热膨胀引起的翘曲。各加热器具有由通电后能发热的金属箔或云母构成的薄型发热体10a、遮盖该发热体10a的上面的上部罩盖10b、和遮盖该发热体10a的下面的下部罩盖10c。上述上部罩盖10b和下部罩盖10c与发热体10a例如用螺栓连接，发热体10a被上部罩盖10b和下部罩盖10c夹持。由此，加热装置1就能利用从各加热器3上面侧辐射的热和从下面侧辐射的热对配置在相互邻接的加热器3之间的加热对象4进行加热。

通过使下部罩盖10c的辐射率比上部罩盖10b的辐射率低，而在各加热器中使对于每个单位时间来自下面侧的热辐射量的抑制大于对来自上面侧的热辐射量的抑制。在本实施例中，利用下部罩盖10c的表面特性与上部罩盖10b的表面特性的不同，也就是利用下部罩盖10c的下面10c′与上部罩盖10b的上面10b′的表面特性差，使下部罩盖10c的辐射率比上部罩盖10b的辐射率低。具体而言，是通过对上部罩盖10b的上面10b′进行喷砂处理，而对下部罩盖10c的下面10c′进行镜面加工处理，而使上面10b′的表面积比下面10c′的表面积大。而且，用高辐射率的薄膜包覆上部罩盖10b的上面10b′，该薄膜经二次电解染色铝氧化膜处理而形成。另外，在下部罩盖10c的内部形成了起到隔热层作用的空间20，也能使下部罩盖10c的辐射率低于上部罩盖10b的辐射率。在图示的例子中，下部罩盖10c具有在上下具有间隔地对置的上下部板状构件10ca、10cb，从上部板状构件10ca的边缘向下方延伸的周壁与从下部板状构件10cb的边缘向上方延伸的周壁相互嵌合，并由螺栓等连接。该上下部板状构件10ca、10cb的上下间隔例如为10-14mm。

另外，通过使下部罩盖10c的热传导率比上部罩盖10b的热传导率低，也能在各加热器中使对于每个单位时间来自下面侧的热辐射量的抑制大于对来自上面侧的热辐射量的抑制。而且，使下部罩盖10c的热膨胀率比上部罩盖10b的热膨胀率低。在本实施例中，通过使下部罩盖10c的材质与上部罩盖10b的材质不同而使下部罩盖10c的热传导率比上部罩盖10b的热传导率低，而且使下部罩盖10c的热膨胀率比上部罩盖10b的热膨胀率小。具体而言，将上部罩盖10b的材质用作铝，将下部罩盖10c的材质用作不锈钢。另外，下部罩盖10c的整体热传导率不必是均匀的，例如可使上部板状构件10ca与上部罩盖10b的材质相同，使对热辐射量的影响比上部板状构件10ac大的下部板状构件10cb的热传导率比上部罩盖10b的热传导率低。

如图5所示，在各下部罩盖10c的内部形成的空间20由隔壁21分隔成加热器3的中心附近的室20a、和比该中心附近的室20a更靠近周边的室20b。在隔壁21上设有沟通相邻接的室的气体流通孔21a。

作为向各空间导入气体的气体导入装置，设有气体导入配管22。该气体导入配管22的一端与炉体2外部的气体供给源(图未示出)连接。该气体导入配管22的另一端分叉以插入各加热器3中，并配置在各空间的中心附近的室20a中。由此，该气体导入配管22的另一端可作为在空间20中从中心附近吹出气体的吹出口22a使用。从上述吹出口22a吹出的气体被导入中心附近的室20a之后，如图5的箭头所示，通过上述气体流通孔21a，向接近周边的室20b流动。另外，为了对导入空间20的气体进行预热，如图2所示，在炉体2安装了用于预热在上述气体导入配管22中流动的气体的加热器26。

为了将空间20内导入的气体排出，在各加热器3的下部罩盖10c的下部板状构件10cb上设有多个排出口23。各排出口23与加热器3的周边接近。各排出口23被配置在比加热对象4的配置区域更接近加热器3的周边的位置上，以便使从各排出口23排出的气体不会直接吹到加热对象4上。此外，关于排出口23的数量和配置，只要能使空间20内导入的气体从加热器3的中心向周边流动，没有特别的限定。

为了将排出口23排出的气体导向炉体2的外部，在各加热器3的两侧设有在外周形成了多个气体流入孔27a的排气用配管27。各排气用配管27的一端被闭塞，另一端相互连接并在炉体2的外部开口。另外，各排气用配管27的气体流入孔27a形成在与炉体2的进出口对置的位置上，由此，从排出口23排出的气体被导向炉体2的进出口。所以，当被开闭门2a、2b封闭的炉体2的进出口开启时，上述气体就能抑制外气从上述进出口侵入炉体2内，从而能够减轻炉体2内的温度降低。

有关上述气体的种类，只要不对加热对象4产生影响，没有特别的限定。例如可以使用氮气或乾燥气体。气体的流量可根据加热装置1的规模或加热器3的设定温度适当确定。例如在各加热器3的尺寸为950mm×1140mm×38mm、并列间距为75-90mm、处理5片加热对象的情况下，气体流量应为每个加热器每分钟20-100公升。关于气体的温度，最好是，例如当加热器3的设定温度为100℃-180℃时可低至20℃左右，当加热器3的设定温度为180℃-250℃时可低至30℃左右，但并不限于此，而且也并非必须对气体进行预热。

根据上述实施例，无需在加热器3的下面侧附加冷却功能或隔热功能，就能使对来自各加热器3的下面侧的热辐射的抑制大于对来自上面侧的热辐射的抑制，从而能够实现加热器3的低成本化。薄型化和省能源化。另外，通过使因各加热器的自重引起的翘曲与因上部罩盖10b和下部罩盖10c的热膨胀差引起的翘曲相抵消，就能在不需加大加热器3的上下方向上的尺寸的情况下减低加热器3的翘曲，并实现加热的均匀化。而且，由于在各加热器3的下部罩盖10c的内部形成了空间20，所以不需要特别的构成部件就能在加热器3的下面侧附加隔热功能，从而能够在各加热器3中使对每单位时间来自下面侧的热辐射量的抑制大于对来自上面侧的热辐射量的抑制。通过向上述空间20内导入比加热器3的设定温度低的气体，并使导入的气体从中心流向周边，能够促进加热对象4的设置区域的中心附近的散热，由此，能够在短时间内使加热器3的加热面的温度分布精确地实现均匀化，从而能够均匀地对加热对象4进行加热。通过在各加热器3设置空间20，与实心的加热器相比还能获得轻量化的效果。此外，由于仅需在加热器3中心附近设置气体吹出口22a，并设置接近周边的气体排出口23，所以无需复杂的结构，能以低成本进行实施。由于在上述空间中，气体是通过气体流通孔21a从中心附近的室20a流向接近周边的室20b的，所以能够确实地使气体从中心向周边流动。另外，由于从排出口23排出的气体不会直接吹到加热对象4上，所以能防止因上述气体而产生的加热对象4的温度变动。

本发明不限于上述实施例。上部罩盖10b和下部罩盖10c的材质不限于上述实施例，例如上部罩盖10b可使用3号黄铜(JIS-2801)、氮化铝或碳化硅，下部罩盖10c可使用不锈钢或经过不锈钢电镀处理的低碳钢板。另外，上部罩盖10b和下部罩盖10c也可以使用同一种金属材料制作。例如，为了增大上部罩盖10b的上面的辐射率和热膨胀率而使用由氧化膜包覆的不锈钢(JIS-SUS304)，为了降低下部罩盖10c的辐射率和热膨胀率而使用经过镜面加工的不锈钢(JIS-SUS304)。只要能在各加热器3中使对每单位时间来自下面侧的热辐射量的抑制大于对来自上面侧的热辐射量的抑制，，也可以使上部罩盖和下部罩盖的热膨胀率一致。此外，也可以不在下部罩盖设置空间，还可以不设置向上述空间导入气体的装置。

Claims

1、一种加热装置，具有沿上下方向相互具有间隔地排列的多个板状加热器，各个加热器具有发热体、覆盖该发热体上面的上部罩盖、和覆盖该发热体下面的下部罩盖，配置在相互邻接的上述加热器之间的加热对象可被从各加热器的上面侧辐射的热和从下面侧辐射的热加热，该加热装置的特征在于，

通过使上述下部罩盖的辐射率比上述上部罩盖的辐射率低，而在各个加热器中使对每单位时间来自下面侧的热辐射量的抑制多于对来自上面侧的热辐射量的抑制。

2、根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，通过使上述下部罩盖的表面特性与上述上部罩盖的表面特性不同而使上述下部罩盖的辐射率低于上述上部罩盖的辐射率。

3、根据权利要求1或2所述的加热装置，其特征在于，上述下部罩盖的热传导率低于上述上部罩盖的热传导率。

4、根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，通过使上述下部罩盖的材质与上述上部罩盖的材质不同而使上述下部罩盖的热传导率低于上述上部罩盖的热传导率。

5、一种加热装置，具有沿上下方向相互具有间隔地排列的多个板状加热器，各个加热器具有发热体、覆盖该发热体上面的上部罩盖、和覆盖该发热体下面的下部罩盖，配置在相互邻接的上述加热器之间的加热对象可被从各加热器的上面侧辐射的热和从下面侧辐射的热加热，该加热装置的特征在于，

通过使上述下部罩盖的热传导率低于上述上部罩盖的热传导率，而在各个加热器中使对每单位时间来自下面侧的热辐射量的抑制多于对来自上面侧的热辐射量的抑制。

6、根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于，通过使上述下部罩盖的材质与上述上部罩盖的材质不同而使上述下部罩盖的热传导率低于上述上部罩盖的热传导率。

7、根据权利要求1或5所述的加热装置，其特征在于，上述加热器由炉体以两端支承的方式支承，而且使上述下部罩盖的热膨胀率比上述上部罩盖的热膨胀率小。

8、根据权利要求1或5所述的加热装置，其特征在于，在下部罩盖的内部形成有空间。

9、根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于，设置用于向上述空间内导入比加热器的设定温度低的气体的气体导入装置，将上述气体导入到加热器的中心附近，以使被导入该空间的上述气体从加热器的中心附近向周边流动。

10、根据权利要求9所述的加热装置，其特征在于，在各个加热器中设置隔壁，所述隔壁将上述空间分隔为中心附近的室和比该中心附近的室靠近周边的室；并在上述隔壁上设置沟通相互邻接的室的气体流通孔，由上述气体导入装置向上述中心附近的室导入气体。