JP2001183063A - ホットプレート装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱面の温度分布の均一性に優れ、発熱体の
製作が容易で、かつ発熱体を容易に交換でき保守費用が
安価となるホットプレート装置を提供する。 【解決手段】 被加熱物を加熱する加熱面５ｂを有する
熱伝導加熱部材５と、該熱伝導加熱部材５を加熱する少
なくとも一つの加熱流体通路９、１０と、該加熱流体通
路９の両端に設けられた開口部から加熱流体を出入りさ
せて前記加熱流体通路９、１０内部で前記加熱流体を往
復揺動させることを特徴とするホットプレート装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はホットプレート装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）装置の
ＬＣＤ基板上にＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ Ｏｘｉｄ
ｅ）薄膜や電極などを形成する製造工程において、ＬＣ
Ｄ基板を加熱するためにホットプレート装置が用いられ
ている。近年、ＬＣＤ基板が大型化しているが、それに
ともないホットプレート装置の加熱面温度分布の更なる
均一化が要求されている。このホットプレート装置の温
度分布均一化は、半導体デバイスの製造においても重要
になっている。

【０００３】従来技術１として、特開平９−３３１７０
号公報には、熱伝導加熱部材の裏面に、両側に突部を備
えたＵ字形溝を設け、Ｕ字形溝に電気発熱体を装着し、
この電気発熱体と前記突部を同時にプレスして電気発熱
体とＵ字形溝との密着度を向上させたホットプレート装
置が開示されている。

【０００４】図８は従来技術１に示されたホットプレー
ト装置の熱伝導加熱部材単体を裏側から見た概略図、図
９はホットプレート装置完成品の断面図、図１０は電気
発熱体単体と熱伝導加熱部材単体の部分断面図、図１１
は電気発熱体と熱伝導加熱部材との組付け完了状態を示
す部分断面図である。

【０００５】図において、１は熱伝導加熱部材、１ｂは
被加熱物を設置する側の熱伝導加熱部材１の平坦な表
面、１ａは熱伝導加熱部材１の裏面、１ｃは熱伝導加熱
部材１の裏面１ａに設けられたＵ字形溝、１ｄはＵ字形
溝１ｃの両側に設けられた突部、１ｅは突部１ｄの頂
面、２は電気発熱体、３は電気発熱体２に送電する端子
部である。

【０００６】熱伝導加熱部材１はアルミニウムなどの良
熱伝導性材料で形成されており、熱伝導加熱部材１の裏
面１ａに設けられたＵ字形溝１ｃ内には電気発熱体２が
装着されている。この電気発熱体２とＵ字形溝１ｃとの
密着度を向上させるために突部１ｄの頂面１ｅと電気発
熱体２の一部は同時にプレス加圧され塑性変形させられ
ている。

【０００７】従来技術２として、特開平１０−３３５３
２１号公報には、略リング状の溝を、熱伝導加熱部材の
裏面に穿設し、熱伝導加熱部材の裏面ほぼ全域を占める
大きさに形成された発熱部材を熱伝導加熱部材に密着状
態になるように適宜の手段で固定されているホットプレ
ート装置が開示されている。

【０００８】図１２は従来技術に示されたホットプレー
ト装置の概略断面図、図１３は図１２のＢ−Ｂ断面図で
ある。図において、３１は熱伝導加熱部材、３１ａは被
加熱体を設置する側の熱伝導加熱部材３１の表面、３１
ｂは熱伝導加熱部材３１の裏面、３２は発熱部材、３３
は放熱防止プレート、３４は環状溝である。

【０００９】熱伝導加熱部材３１はアルミニウム等の良
熱伝導性材料で薄板円形状に形成されており、熱伝導加
熱部材３１の裏面３１ｂには発熱部材３２が、熱伝導加
熱部材３１に密着状態になるように適宜の手段で固定さ
れている。発熱部材３２としてシリコンラバーのヒータ
を使用しており、この場合、熱伝導加熱部材３１と密着
状態となるように加硫接着を行うのが一般的である。

【００１０】また環状溝３４は、熱伝導加熱部材３１の
裏面３１ｂからこれに垂直な深さ（奥部）方向に向けて
表面３１ａ近傍まで、周縁部に沿ってホットプレート本
体と同心円状に穿設した略リング状の溝である。

【００１１】環状溝３４内の空気層が断熱保温層となり
発熱部材３２で加熱されて熱伝導加熱部材３１へ伝播さ
れた熱が熱伝導加熱部材３１の外周側面から大気へ多量
に発散するのを防止し、温度分布の均一化をはかってい
る。

【００１２】また発熱部材３２を覆っている放熱防止プ
レート３３は、熱を伝播しにくいステンレス等の材料で
形成されており、発熱部材３２から熱が直接大気へ多量
に発散するのを防止しようとしている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術１は、電気発熱体２は熱伝導加熱部材１に定位置に固
定取り付けされており、熱伝導加熱部材１は電気発熱体
２と接触している箇所からのみしか熱伝導が行われない
ので、電気発熱体２で発生した熱が熱伝導加熱部材１へ
伝播する熱流束は熱伝導加熱部材１から周囲への放熱に
より不均一となり、結果として熱伝導加熱部材１の加熱
面の温度分布が不均一になってしまうという問題があ
る。

【００１４】また、従来技術１は、複雑な形状のＵ字形
溝１ｃに電気発熱体２を装着する構造であるので、発熱
体の製作および取り付け作業が困難である。すなわち、
電気発熱体２を装着するために両側に突部１ｄを有する
複雑な断面形状のＵ字形溝１ｃを熱伝導加熱部材１に削
設しなければならず加工が困難であり、この複雑な形状
のＵ字形溝１ｃを矩形の熱伝導加熱部材１に一筆書き状
で削設するのは単純な直線加工に比べて非常に困難であ
り加工に長時間を要する。突部１ｄの頂面１ｅと電気発
熱体２を同時にプレス加圧するため、被加熱物を設置す
る側の熱伝導加熱部材１の平坦な表面１ｂの平面度はプ
レス加工後において精度が悪くなり、プレス加圧後に被
加熱物を設置する側の熱伝導加熱部材１の表面１ｂを仕
上げ加工する必要がある。電気発熱体２付き熱伝導加熱
部材１の表面１ｂの仕上げ加工を行なう際、突部１ｄ、
電気発熱体２の端子部３などが突出しているので仕上げ
加工機への設置を阻害し段取り時間が多くかかる問題が
ある。電気発熱体２が一筆書き状の形状であるため発熱
体の製作が困難である。

【００１５】さらに、従来技術１は、突部１ｄの頂面１
ｅと電気発熱体２の一部は同時にプレス加圧され塑性変
形させられているので、電気発熱体を取外すことが不可
能で、電気発熱体の機能不全時には熱伝導加熱部材を含
めたすべての部品を交換しなければならないという問題
がある。

【００１６】一方、従来技術２は、熱伝導加熱部材３１
の環状溝３４より外周側は環状溝３４により区切られて
いるようだが、表面３１ａに近い箇所では全周にわたっ
てつながっているため環状溝３４より外周側へある程度
熱が伝播し放熱してしまう問題がある。この放熱により
熱伝導加熱部材３１の表面３１ａ全体をより精度良く均
一に加熱することが困難である。

【００１７】また、従来技術２は、発熱部材３２を加硫
接着で熱伝導加熱部材３１に密着固定しているので、電
気発熱体を取外すことが不可能で、電気発熱体の機能不
全時には熱伝導加熱部材を含めたすべての部品を交換し
なければならないという問題があった。加硫接着は特別
の設備が必要で、専門業者に委託する必要がある。もし
加硫接着しないと、大きな面積の薄板状の発熱部材３２
を熱伝導加熱部材３１に気泡を発生させることなく均一
に接触させることは困難であり、発熱部材３２から熱伝
導加熱部材３１への熱伝導が不均一となり、加熱面の温
度分布の均一性が悪くなる問題点がある。

【００１８】本発明は上記課題を解決したもので、加熱
面の温度分布の均一性に優れ、発熱体の製作が容易で、
かつ発熱体を容易に交換でき保守費用が安価となるホッ
トプレート装置を提供する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、被加熱物を
加熱する加熱面を有する熱伝導加熱部材と、該熱伝導加
熱部材を加熱する少なくとも一つの加熱流体通路と、該
加熱流体通路の両端に設けられた開口部から加熱流体を
出入りさせて前記加熱流体通路内部で前記加熱流体を往
復揺動させることを特徴とするホットプレート装置であ
る。

【００２０】上記第１の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００２１】すなわち、加熱流体の往復揺動により生ず
る振動熱拡散により、加熱流体内を熱が急速に伝導・拡
散するとともに、加熱流体に接している部材の熱も伝導
・拡散するので、加熱流体通路中の加熱流体の温度分布
が均一になるとともに、加熱面の温度分布を均一にでき
る。また、加熱流体の往復揺動により発熱部材で発生し
た熱を急速に加熱流体内に伝導・拡散できるので、発熱
部材の種類や形状に左右されることなく発熱部材で発生
した熱を急速に加熱面に伝えることができ、かつ加熱面
の温度分布を均一にできるため、発熱部材の種類や形状
を自由に選択できる。

【００２２】このため発熱部材として少表面積で単純な
形状の発熱部材を使用できるので、製作が容易でかつ安
価な発熱部材を使用できる。また熱伝導加熱部材への発
熱部材の取付け構造としてシンプルな構造が可能で、交
換が容易な取り付け構造が可能となる。これにより発熱
部材の取り付け作業が容易になり、安定した品質を有す
るホットプレート装置ができる。

【００２３】発熱部材の交換が容易な構造にできるの
で、発熱部材が機能不全になった場合、発熱部材を取り
替えることができる。これにより発熱部材の寿命はホッ
トプレート装置の中で最も短いので、ホットプレート装
置全体の寿命を延命することが可能となり、保守費用が
安価で省資源になる。

【００２４】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、前記加熱流体通路内部に発熱
部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の
ホットプレート装置である。

【００２５】上記第２の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００２６】すなわち、発熱部材が加熱流体中に浸漬さ
れているので、発生した熱はすべて加熱流体を介して加
熱面に伝達され、エネルギー効率が向上できる。また発
熱部材が加熱流体中に浸漬されているので、発熱部材の
一部が部分的に過熱状態になることはなく、発熱部材の
絶縁寿命を長くできる。

【００２７】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項３において講じた技術的手段（以下、第３の技
術的手段と称する。）は、前記加熱流体通路が、前記開
口部と連結する一対の主通路と、該主通路間を連結する
副通路から構成されていることを特徴とする請求項１記
載のホットプレート装置である。

【００２８】上記第３の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００２９】すなわち、主通路と副通路で役割を分担で
きるので、熱伝導加熱部材前面にわたって均一な加熱流
体通路を形成できるため、加熱面の温度分布を均一にで
きる。また主通路と副通路で役割を分担できるので、開
口部を出入りする加熱流体の流れを整えることができ
る。さらに主通路、副通路を直線状に形成できるので、
発熱部材を加熱流体通路中に挿入することができる。

【００３０】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項４において講じた技術的手段（以下、第４の技
術的手段と称する。）は、前記主通路と前記副通路の間
を流通する前記加熱流体の流れを整える整流手段が設け
られていることを特徴とする請求項２記載のホットプレ
ート装置である。

【００３１】上記第４の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００３２】すなわち、加熱流体が周期的に出入りを繰
返す開口部に最も近い主通路内に整流部材を設けている
ので、開口部に最も近い主通路から副通路へ均等量の加
熱流体を送り出すことができるため、加熱流体と接する
熱伝導加熱部材は加熱流体から均一に熱を受けることが
でき、加熱面の面内温度分布を均一にできる。

【００３３】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項５において講じた技術的手段（以下、第５の技
術的手段と称する。）は、前記発熱部材が前記主通路内
に設けられ、前記主通路の開口部からの距離をｘ、距離
ｘにおける前記発熱部材の発熱量をＱとした場合、Ｑの
ｘに対する微分値ｄＱ／ｄｘが、 ｄＱ／ｄｘ≦０ であるを特徴とする請求項２、３記載のホットプレート
装置である。

【００３４】上記第５の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００３５】すなわち、外部から開口部に流入する加熱
流体の温度を素早く所定の温度にできるので、加熱流体
通路内の加熱流体の温度を均一にでき、加熱面の面内温
度分布を均一にできる。

【００３６】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項６において講じた技術的手段（以下、第６の技
術的手段と称する。）は、前記整流手段は長尺管状の整
流部材であり、該整流部材の側面に前記加熱流体の流れ
を整える多数の流体通過孔が設けられ、前記主通路の開
口部からの距離をｘ、距離ｘにおける前記整流部材の流
体通過孔の断面積率をｓとした場合、ｓのｘに対する微
分値ｄｓ／ｄｘが、 ｄｓ／ｄｘ≧０ であるを特徴とする請求項４記載のホットプレート装置
である。

【００３７】上記第６の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００３８】すなわち、加熱流体が周期的に出入りを繰
返す開口部側で圧力が高く、開口部からの距離が多くな
るにつれて圧力が低くなっているが、開口部からの距離
が遠くなるほど流体通過孔の断面積が大きくなっている
ので、主通路から副通路へ流入する加熱流体流量をより
均等にでき、加熱面の面内温度分布を均一にできる。

【００３９】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項７において講じた技術的手段（以下、第７の技
術的手段と称する。）は、前記加熱流体通路上部に排気
用開口部を有し、前記加熱流体通路の外部と連通可能な
排気用配管が設けられていることを特徴とする請求項１
記載のホットプレート装置である。

【００４０】上記第７の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００４１】すなわち、加熱流体通路上部に排気用開口
部を有する排気用配管が設けられているので、加熱流体
通路に加熱流体を初期供給する場合、加熱流体通路内部
の残留空気を容易に外部へ排出することができる。これ
により、加熱流体は均質状態が保たれ、残留空気によっ
て加熱流体の熱伝導率が低下することがなく、均一温度
の加熱流体を主通路９、副通路１０内へ常に供給できる
ので、加熱面の温度分布をより均一にできる。

【００４２】

【発明の実施の形態】ホットプレート装置の寿命は、最
も寿命の短い発熱体の寿命により左右されるので、ホッ
トプレート装置の寿命を長期に維持させるためには、発
熱体が機能不全に陥った際、発熱体のみを交換できるよ
うに着脱自在にする必要がある。しかし、発熱体を着脱
自在にすると発熱体と熱伝導加熱部材の間の熱伝導が悪
くかつむらになるので加熱面の温度分布の均一性が劣る
問題が生ずる。また着脱自在の発熱体、製作が容易な発
熱体は、加熱面の面積より小さい形状が好ましいが、こ
の場合、発熱体が存在する部分とそうでない部分で温度
が異なり温度分布の均一性が劣る問題が生ずる。

【００４３】本発明者は、鋭意研究し、温度分布の均一
性に優れ、発熱体を交換できるホットプレート装置を発
明するに至った。すなわち、発熱体が交換でき、かつ温
度分布の均一性を向上させるために、発熱体の種類や形
状に左右されることなく発熱体で発生した熱を均一に熱
伝導加熱部材に伝播できる構造を発明するに至った。

【００４４】熱伝導加熱部材を加熱する加熱流体通路を
形成し、この加熱流体通路内に封入された加熱流体を往
復揺動させた。流体を往復揺動させると振動励起熱輸送
という振動熱拡散が生じ、流体内の熱およびこの流体に
接している部材の熱が急速に伝導・拡散される。振動熱
拡散とは、往復揺動による流体の往復幅で互いに隣り合
う流体およびこの流体に接している部材で熱交換が生
じ、その往復幅の熱交換の連鎖により、通常の熱伝導や
揺動による物質移動に比べて異常に早く熱が伝導し拡散
する現象である。

【００４５】この振動熱拡散により、加熱流体の温度分
布が極めて均一になるとともに、この加熱流体に接して
いる熱伝導加熱部材の温度分布も極めて均一となり、熱
伝導加熱部材の表面である加熱面の温度分布が極めて均
一となる。また、振動熱拡散により極めて早く熱拡散す
るので、加熱流体を加熱する発熱体の種類や形状に左右
されることなく発熱体で発生した熱を均一に熱伝導加熱
部材に伝播できる。このため発熱体の種類や形状を自由
に選択でき、発熱体を容易に交換できるホットプレート
構造とすることができる。

【００４６】以下、本発明の実施例について、図面に基
づいて説明する。図１は実施例のホットプレート装置の
概略平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、
図３は図１のＢ−Ｂ断面図であり、図４は図１のＣ−Ｃ
断面図である。

【００４７】本ホットプレート装置は、熱伝導加熱部材
である上側熱伝導加熱板５と下側熱伝導加熱板６、発熱
部材である第１電気発熱体７、第２電気発熱体８、主通
路９、副通路１０、整流部材である整流体１２、第２電
気発熱体取付け穴１３、空気連通穴１４、排気用配管１
５および往復揺動装置１６などから構成されている。

【００４８】上側熱伝導加熱板５、下側熱伝導加熱板６
の材質は、アルミニウムＡ５０８３に四弗化エチレン樹
脂を被覆したものであるが、良熱伝導性の金属であれば
他のアルミニウムでも他の金属でもよい。また上側熱伝
導加熱板５、下側熱伝導加熱板６の材質は、良熱伝導性
であれば金属以外の材料でもかまわない。本実施例で
は、上側熱伝導加熱板５と下側熱伝導加熱板６は同じ材
質を使用しているが、必要に応じて異なる材質を使用す
ることができる。

【００４９】５ｂは上側熱伝導加熱板５の平坦な表面
で、被加熱物を加熱する加熱面である。上側熱伝導加熱
板５と下側熱伝導加熱板６ は接合されて、熱伝導加熱
板１１を形成している。熱伝導加熱板１１の加熱面５ｂ
以外の５面は反射板４で一定の隙間をもって覆われてい
る。

【００５０】上側熱伝導加熱板５には、２つの主通路
９、多数の副通路１０、４つの第２電気発熱体取付け穴
１３、空気連通穴１４が設けられている。

【００５１】副通路１０は、加熱面５ｂの反対面側か
ら、互いに平行な多数の溝を上側熱伝導加熱板５に削設
し、下側熱伝導加熱板６を当接することにより形成され
る。副通路１０の加熱面５ｂ側の端面１０ｂは加熱面５
ｂと平行であり、副通路１０自身の長手方向は加熱面５
ｂと平行である。副通路１０は直接外部に開口しておら
ず、両端部は上側熱伝導加熱板５の壁面５ａとなってい
る。

【００５２】２つの主通路９が、副通路１０の両端部付
近にそれぞれ設けられている。主通路９は副通路１０に
直交し、その長手方向は加熱面５ｂに平行である円筒状
の穴である。主通路９は副通路１０同士を隔てる壁１０
ａを貫通しており、主通路９と副通路１０は連通してい
る。主通路９は、上側熱伝導加熱板５の、加熱面５ｂと
壁面５ａとに直交する２つの側面５ｃ、５ｄに貫通して
いる。主通路９の側面５ｃ側の開口部９ａには連結部２
４が設けられている。

【００５３】４つの第２電気発熱体取付け穴１３が、２
つの主通路９間に、主通路９に平行に設けられている。
すなわち、第２電気発熱体取付け穴１３は副通路１０に
直交し、その長手方向は加熱面５ｂに平行である円筒状
の穴である。第２電気発熱体取付け穴１３は副通路１０
同士を隔てる壁１０ａを貫通している。第２電気発熱体
取付け穴１３は上側熱伝導加熱板５の、加熱面５ｂと壁
面５ａとに直交する一方の側面５ｄに貫通している。

【００５４】なお、主通路９、副通路１０、第２電気発
熱体取付け穴１３などの数、位置、形状は実施例に限定
されず、加熱面温度が均一になるように適宜決定され
る。また主通路と副通路で構成することにも限定されな
いが、主通路と副通路で構成すれば、主通路と副通路で
役割を分担できるので、熱伝導加熱部材全面にわたって
均一な加熱流体通路を形成できるため、加熱面の温度分
布を均一にできる。また主通路と副通路で役割を分担で
きるので、開口部を出入りする加熱流体の流れを整える
ことができる。さらに主通路、副通路を直線状に形成で
きるので、発熱部材を加熱流体通路中に挿入することが
できる。

【００５５】主通路９の内部には、主通路９と同心円の
長尺管状の整流体１２が設けられている。整流体１２は
主通路９と副通路１０の間を流通する加熱流体の流れを
整える整流手段である。整流体１２は主通路９と平行
で、上側熱伝導加熱板５の側面５ｃから側面５ｄまでの
長さを有している。図５は整流体１２の詳細図で、図５
（ａ）が正面図、図５（ｂ）が側面図である。整流体１
２の円筒側面部１２ａには多数の流体通過孔１２ｂが設
けられている。流体通過孔１２ｂは円形であるが、特に
限定されず、楕円形や多角形なども利用できる。

【００５６】なお、整流体１２の形状は主通路９と同心
円の長尺管状だけでなく、断面が多角形の管状でもよ
い。整流手段としては主通路９と副通路１０の間を流通
する加熱流体の流れを整えることができればよく、例え
ば、整流体を使用せずに、副通路１０の、主通路９との
連結部分に整流部材を設けるなどの構造がある。

【００５７】図５（ｂ）の整流体１２の右側面部１２ｃ
が、主通路９の開口部９ａ側に設置されている。流体通
過孔１２ｂの直径は、整流体１２の右側面部１２ｃから
左側面１２ｄに向かって大きくなっている。すなわち、
主通路９の開口部９ａからの距離をｘとし、距離ｘにお
ける流体通過孔１２ｂの断面積率をｓとした場合、ｄｓ
／ｄｘ＞０であるように設けられている。流体通過孔１
２ｂの断面積率とは、整流体１２の円筒表面積に占める
流体通過孔１２ｂの断面積の比率である。なお、流体通
過孔１２ｂの断面積が、ｘのある範囲では変化しない場
合も含まれるので、ｄｓ／ｄｘ≧０の関係にあればよ
い。

【００５８】主通路９の内部でかつ整流体１２の内部
に、第１電気発熱体７が設けられている。図６は第１電
気発熱体７の概略断面図である。第１電気発熱体７は、
いわゆるカートリッジヒータで、発熱エレメント７ａと
してニッケルクロム鋼線を使用し、この発熱エレメント
７ａが円筒状のステンレス鋼管７ｂ内に酸化マグネシウ
ムを絶縁体７ｃとして介在させて設けられている。発熱
エレメント７ａは、第１電気発熱体７に先端部７ｄで発
熱量が多くなるように構成されている。

【００５９】すなわち、第１電気発熱体７が主通路９内
に設けられたとき、主通路９の開口部９ａからの距離
（図６では、第１電気発熱体７の先端からの距離）をｘ
とし、距離ｘにおける第１電気発熱体７の発熱量をＱと
した場合、Ｑのｘに対する微分値ｄＱ／ｄｘが ｄＱ／ｄｘ≦０ の関係にあるように構成されている。このような第１電
気発熱体７は、例えば、第１電気発熱体７に先端部７ｄ
でニッケルクロム鋼線の巻き数を増やすなどの方法で製
造される。

【００６０】図７は、第１電気発熱体７の固定部分の部
分断面図である。第１電気発熱体７は、上側熱伝導加熱
板５の側面５ｄに貫通している側から主通路９に挿入さ
れ、第１電気発熱体７のフランジ部７ｅをボルト２９で
側面５ｄに、シリコンゴム製のＯリング２８で加熱流体
を密封して固定されている。

【００６１】第２電気発熱体取付け穴１３の内部に、第
２電気発熱体８が設けられている。第２電気発熱体８の
構造は、形状は異なっているが、第１電気発熱体７とほ
ぼ同じ構造である。第２電気発熱体８は、上側熱伝導加
熱板５の側面５ｄ側から第２電気発熱体取付け穴１３に
挿入され、第２電気発熱体８のフランジ部８ａを図示し
ないボルトで側面５ｄに、シリコンゴム製のＯリングで
加熱流体を密封して固定されている。第２電気発熱体取
付け穴１３と第２電気発熱体８の間のクリアランスは片
側約０．２５ｍｍと非常に小さく設定されている。

【００６２】第１電気発熱体７は図示しない外部電源と
連結するためのリード線付き端子部５１が連結されてお
り、第１電気発熱体７と第２電気発熱体８は電線５２で
直列に連結されている。なお、第１電気発熱体７、第２
電気発熱体８の構造は実施例に限定されず、様々な構造
の発熱体が利用できる。また、第１電気発熱体７、第２
電気発熱体８の数、位置、形状も加熱面温度分布を均一
にできるように、かつ価格や取り外ししやすさなどによ
り適宜選択できる。

【００６３】副通路１０同士を隔てる壁１０ａの、端面
１０ｂに近い部分に、空気連通穴１４が１つの壁１０ａ
当たり３つ設けられている。また、熱伝導加熱板１１
の、加熱面５ａ側から見たほぼ中央部の副通路１０にＬ
字状の排気用配管１５が設けられている。排気用配管１
５の一方の排気用開口部１５ａは、副通路１０の端面１
０ｂに近い部分に設けられている。排気用配管１５の一
方の開口部１５ｂは、熱伝導加熱板１１より下方の外部
に設けられ、大気と連通している。

【００６４】熱伝導加熱板１１の外部には、流体を往復
揺動させるための往復揺動装置１６が設けられ、外部断
熱配管２５で連結部２４と連結し、主通路１０と連通し
ている。外部断熱配管２５には流体を貯留するために外
部断熱バッファタンク２６が設けられている。

【００６５】往復揺動装置１６は、シリンダ１７、ダブ
ルアクティングピストン１８、クランク機構１９、密閉
容器２０、電動機の回転子２１、電動機の固定子２２、
および図示しない外部電源と連結するためのリード線付
きプラグコネクタ部２３などから構成されている。電動
機の回転子２１は、クランク機構１９を介してダブルア
クティングピストン１８と連結されており、電動機の回
転子２１の回転運動により、ダブルアクティングピスト
ン１８が往復動されるようになっている。なお、本実施
例では往復揺動装置１６をクランク機構方式の構造とし
たが、直動機構方式の構造としてもよい。

【００６６】主通路９、副通路１０、外部断熱配管２５
およびダブルアクティングピストン１８と外部断熱配管
２５の間のシリンダ１７空間内部は、加熱流体で充満さ
れている。加熱流体としては、良熱伝導性、低比熱、低
粘性、低密度の性質を有するものが使用でき、シリコン
オイル、合成オイル、植物油などがある。

【００６７】加熱流体は、ホットプレート装置を製造す
るときに、外部断熱バッファタンク２６に付属の供給口
２７から供給される。その際、主通路９、副通路１０内
の残留空気は空気連通穴１４を通って排気用配管１５の
排気用開口部１５ａから順次大気中に排出され、主通路
９、副通路１０、外部断熱配管２５およびダブルアクテ
ィングピストン１８と外部断熱配管２５の間のシリンダ
１７空間内部は空気を含まない均質な加熱流体のみで充
満される。

【００６８】このように、副通路１０のほぼ中央上部に
排気用配管の開口部が設けられているので、熱伝導金属
板１１内部に加熱流体を初期供給する場合、熱伝導金属
板１１内部の残留空気を容易に外部へ排出することがで
きる。これにより、主通路９、副通路１０内の加熱流体
は均質状態が保たれ、残留空気によって加熱流体の熱伝
導率が低下することがなく、均一温度の加熱流体を主通
路９、副通路１０内へ常に供給できるので、加熱面の温
度分布をより均一にできる。なお、排気用配管１５は実
施例に限定されず、内部の空気をすべて排出できればど
んな構造でもよい。

【００６９】ホットプレート装置の電源を入れると、リ
ード線付き端子部５１を介して第１電気発熱体７および
第２電気発熱体８に電流が流れ加熱され、主通路９、副
通路１０中の加熱流体が加熱される。同時に往復揺動装
置１６が起動され主通路９、副通路１０中の加熱流体が
往復揺動される。すなわち、ダブルアクティングピスト
ン１８の周期的な往復運動によって、加熱流体は外部断
熱配管２５、主通路９、副通路１０中を周期的に往復揺
動する。

【００７０】特に副通路１０中の加熱流体は図１の左右
に周期的に往復揺動する。第１電気発熱体７と第２電気
発熱体８で発生した熱は、加熱流体の往復揺動により生
ずる振動熱拡散により急速に加熱流体内を伝導・拡散
し、主通路９、副通路１０中の加熱流体の温度分布が均
一になる。同時に、この加熱流体に接している上側熱伝
導金属板５、下側熱伝導金属板６の熱も加熱流体を介し
て急速に伝導・拡散するので、上側熱伝導金属板５、下
側熱伝導金属板６の水平面内の温度分布が均一となり、
加熱面５ｂの温度分布が均一となる。

【００７１】上側熱伝導金属板５の側面５ａ、５ｂ、５
ｃおよび熱伝導金属板１１の加熱面５ｂと反対の裏面６
ａから熱が大気中に放熱され、冷却される。これらの側
面５ａ、５ｂ、５ｃおよび裏面６ａは反射板４で一定の
隙間をもって覆われているので、大気中に放熱された輻
射熱が反射され、大幅に輻射による熱損失を低減でき、
消費電力を低減できる。しかも側面５ａ、５ｂ、５ｃ付
近での温度低下を大幅に抑制できるので、加熱面５ｂの
温度分布をさらに均一にできる。

【００７２】また、加熱流体の往復揺動により第１電気
発熱体７と第２電気発熱体８で発生した熱が急速に加熱
流体内に伝導・拡散できるので、発熱体の種類や形状に
左右されることなく発熱体で発生した熱を急速に加熱面
５ｂに伝えることができ、かつ加熱面５ｂの温度分布を
均一にできる。このため薄板状電気発熱体を熱伝導金属
板の全面に敷設したり、複雑な形状の発熱体を使用する
必要がなく、発熱体の種類や形状を自由に選択できる。

【００７３】これにより、発熱体として少表面積で単純
な形状の発熱体を使用できるので、製作が容易でかつ安
価な発熱体を使用できる。このため熱伝導加熱板への発
熱体の取付け構造としてシンプルな構造が可能となり、
発熱体の取り付け作業が容易になるので、安定した品質
を有するホットプレート装置ができる。

【００７４】本実施例では、発熱体として安価で製作が
容易なカートリッジヒータの第１電気発熱体７、第２電
気発熱体８を使用している。その取付け構造としては、
上側熱伝導金属板５に設けられた主通路９および電気発
熱体取付け穴１３にそれぞれ第１電気発熱体７、第２電
気発熱体８を挿入し、そのフランジをボルトで上側熱伝
導金属板５の側面５ｄに固定するシンプルな構造であ
り、取り付け作業は極めて容易である。したがって、電
気発熱体と熱伝導加熱板との密着作業を専門メーカーに
依頼する必要がないので、より短期間で製作できる。

【００７５】また第１電気発熱体７、第２電気発熱体８
は、ボルトをはずすだけで極めて容易に取り外すことが
でき、着脱自在にできる。このため第１電気発熱体７、
第２電気発熱体８が機能不全に陥っても、該当する電気
発熱体のみを簡単に交換できる。ホットプレート装置の
中で電気発熱体の寿命が最も短いので、機能不全となっ
た電気発熱体を取替えることによりホットプレート装置
全体の寿命を延命することが可能となり、保守費用が安
価で省資源となる。

【００７６】第１電気発熱体７、第２電気発熱体８は加
熱流体中に設けられているため、第１電気発熱体７、第
２電気発熱体８が大気に露出することがなく発生した熱
はすべて加熱流体を介して上側熱伝導金属板５、下側熱
伝導金属板６に伝えられる。そのため第１電気発熱体
７、第２電気発熱体８の一部が部分的に過熱状態になる
ことはなく、発熱体の絶縁寿命が長くなるので、耐久性
に優れたホットプレート装置ができる。

【００７７】外部断熱配管２５から連結部２４を介して
主通路９に流入して来る加熱流体は、整流体１２を通過
して副通路１０へ流入する。整流体１２に設けられた流
体通過孔１２ｂが主通路９の側面５ｃ側の開口部９ａ付
近にある副通路１０に集中的に流れ易くなることを防い
でいるので、整流体１２は各副通路１０に流入する加熱
流体流量を均等にすることができる。これにより加熱流
体の温度分布をより均一にでき、加熱面５ｂの温度分布
を均一にできる。

【００７８】流体通過孔１２ｂの直径は開口部９ａ側で
小さく、開口部９ａからの距離が遠くなるにつれて大き
くなっている。これは、加熱流体が外部断熱配管２５か
ら流入する開口部９ａ側では圧力が高く、開口部９ａか
らの距離が遠くなるにつれて圧力が低くなっているた
め、その圧力差を是正して各副通路１０に流入する加熱
流体流量を均等にするためである。この流体通過孔１２
ｂの構造により加熱流体の温度分布をより均一にでき、
加熱面５ｂの温度分布を均一にできる。

【００７９】外部断熱配管２５は断熱されているといえ
大気に放熱され、主通路９中の加熱流体より低温となっ
ている。第１電気発熱体７は、その先端部７ｄで発熱量
が多くなるように構成されているので、外部断熱配管２
５から開口部９ａに流入する加熱流体の温度を素早く所
定の温度にでき、主通路９内部の加熱流体の温度をほと
んどすべての位置で均一化することができる。

【００８０】

【発明の効果】以上のように、本発明は、被加熱物を加
熱する加熱面を有する熱伝導加熱部材と、該熱伝導加熱
部材を加熱する少なくとも一つの加熱流体通路と、該加
熱流体通路の両端に設けられた開口部から加熱流体を出
入りさせて前記加熱流体通路内部で前記加熱流体を往復
揺動させることを特徴とするホットプレート装置である
ので、加熱面の温度分布の均一性に優れ、発熱体の製作
が容易で、かつ発熱体を容易に交換でき保守費用が安価
となるホットプレート装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のホットプレート装置の概略平
面図

【図２】本発明の実施例のホットプレート装置のＡ−Ａ
断面図

【図３】本発明の実施例のホットプレート装置のＢ−Ｂ
断面図

【図４】本発明の実施例のホットプレート装置のＣ−Ｃ
断面図

【図５】本発明の実施例の整流体の詳細図で、図５
（ａ）が正面図、図５（ｂ）が側面図である。

【図６】本発明の実施例の第１電気発熱体の概略断面図

【図７】本発明の実施例の第１電気発熱体の固定部分の
部分断面図

【図８】従来技術１に示されたホットプレート装置の熱
伝導加熱板単体を裏側から見た概略図

【図９】従来技術１に示されたホットプレート装置完成
品の断面図

【図１０】従来技術１に示された電気発熱体単体と熱伝
導加熱板単体の部分断面図

【図１１】従来技術１に示された電気発熱体と熱伝導加
熱板との組付け完了状態を示す部分断面図

【図１２】従来技術２に示されたホットプレート装置の
概略断面図

【図１３】従来技術２に示されたホットプレート装置の
Ｂ−Ｂ断面図

【符号の説明】

５…上側熱伝導加熱板（熱伝導加熱部材） ５ｂ…加熱面 ６…下側熱伝導加熱板（熱伝導加熱部材） ７…第１電気発熱体（発熱部材） ８…第１電気発熱体（発熱部材） ９…主通路（加熱流体通路） ９ａ…開口部 １０…副通路（加熱流体通路） １１…熱伝導加熱板（熱伝導加熱部材） １２…整流体（整流部材） １２ｂ…流体通過孔 １５…排気用配管 １５ａ…排気用開口部 １６…流体供給装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L113 AA01 AB05 AC08 AC15 BA34 DA11 DA22 5F045 BB10 EB10 EC07 EK10 EK21

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物を加熱する加熱面を有する熱伝
   導加熱部材と、該熱伝導加熱部材を加熱する少なくとも
   一つの加熱流体通路と、該加熱流体通路の両端に設けら
   れた開口部から加熱流体を出入りさせて前記加熱流体通
   路内部で前記加熱流体を往復揺動させることを特徴とす
   るホットプレート装置。
2. 【請求項２】 前記加熱流体通路内部に発熱部材が設け
   られていることを特徴とする請求項１記載のホットプレ
   ート装置。
3. 【請求項３】 前記加熱流体通路が、前記開口部と連結
   する一対の主通路と、該主通路間を連結する副通路から
   構成されていることを特徴とする請求項１記載のホット
   プレート装置。
4. 【請求項４】 前記主通路と前記副通路の間を流通する
   前記加熱流体の流れを整える整流手段が設けられている
   ことを特徴とする請求項２記載のホットプレート装置。
5. 【請求項５】 前記発熱部材が前記主通路内に設けら
   れ、前記主通路の開口部からの距離をｘ、距離ｘにおけ
   る前記発熱部材の発熱量をＱとした場合、Ｑのｘに対す
   る微分値ｄＱ／ｄｘが、 ｄＱ／ｄｘ≦０ であるを特徴とする請求項２、３記載のホットプレート
   装置。
6. 【請求項６】 前記整流手段は長尺管状の整流部材であ
   り、該整流部材の側面に前記加熱流体の流れを整える多
   数の流体通過孔が設けられ、前記主通路の開口部からの
   距離をｘ、距離ｘにおける前記整流部材の流体通過孔の
   断面積率をｓとした場合、ｓのｘに対する微分値ｄｓ／
   ｄｘが、 ｄｓ／ｄｘ≧０ であるを特徴とする請求項４記載のホットプレート装
   置。
7. 【請求項７】 前記加熱流体通路上部に排気用開口部を
   有し、前記加熱流体通路の外部と連通可能な排気用配管
   が設けられていることを特徴とする請求項１記載のホッ
   トプレート装置。