JP2005055152A

JP2005055152A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2005055152A
Application number: JP2003289359A
Authority: JP
Inventors: Michiyasu Sakino; 通泰崎野; Tetsuya Yamaguchi; 哲也山口
Original assignee: Kyushu Nissho KK
Current assignee: Kyushu Nissho KK
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-08-07
Also published as: JP4462868B2

Abstract

【課題】温度分布の均一性およびクリーン度の安定性に優れ、被加熱物の移動が生じることもなく、省エネルギも図ることができる、加熱装置を提供する。
【解決手段】加熱装置１は、直方体の箱体形状に組み立てられた断熱材３で囲まれた空間４内に、距離を隔てて垂直に立設された複数のステンレス製の加熱用壁体５，６と、これらの加熱用壁体５，６に設けられた複数の孔部７と、それぞれの孔部７に挿入された電気ヒータ８と、被加熱物であるガラス基板９を出し入れ可能に収容するための収容スペース１０を隔てて加熱用壁体５，６の間に棚状に配置された複数の熱放射部材１１とを備えている。複数の孔部７は、加熱用壁体５，６の正面に開口し、その奥行き方向に伸びるように形成されるとともに、加熱用壁体５，６の垂直方向にほぼ等間隔をおいて配置され、電気ヒータ８は、各孔部７の開口部分から出し入れ可能に挿入されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示パネルやプラズマ表示パネルなどの構成部材であるガラス基板あるいはその他の金属板の熱処理に用いられる加熱装置に関する。

液晶表示パネルなどの構成部材であるガラス基板を熱処理する装置としては、従来、加熱気体循環型のクリーンオーブンと呼ばれる加熱装置が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。このクリーンオーブンは、ガラス基板などの被熱物を恒温槽内に収容し、この恒温槽内で循環する加熱気体によって被加熱物を熱処理するものである。

しかしながら、加熱気体循環型のクリーンオーブンの場合、ガラス基板などの被加熱物を多段状に収容する構造を採用しやすいので、スペース効率に優れている反面、加熱温度分布を均一化することが困難であり、加熱気体の撹拌によりクリーン度が悪化するおそれがある。また、被加熱物が軽いものである場合、加熱気体の対流によって被加熱物が所定の位置から移動することがある。

そこで、内部に発熱体を有する放熱板の両面にそれぞれ遠赤外線放射セラミックスの薄層が被覆され、この放熱板の加熱によってその両面から遠赤外線が放射される両面加熱式の遠赤外線パネルヒータからなる多数の棚ヒータが、炉本体内に上下方向に一定ピッチをおいて多段配置され、上下の各棚ヒータで形成される各空間部をそれぞれ乾燥室とした加熱炉が開発されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００１−５６１４１号公報（第２−５頁）特開２００１−３１７８７２号公報（第３−９頁）

特許文献２に記載の加熱炉の場合、両面加熱式の遠赤外線パネルヒータからなる多数の棚ヒータが多段配置されているため、上下の各棚ヒータで形成される各空間部（乾燥室）を効率的に加熱することができる点では優れている。

しかしながら、この加熱炉においては、上下方向に配置された多数の棚ヒータから発される熱は加熱炉内を上昇して炉内の天壁寄りの部分に集まる傾向があるため、炉内上部の温度は炉内下部の温度よりも高くなっており、このような炉内上部と炉内下部との間の温度差をなくすことは極めて困難である。

本発明が解決しようとする課題は、温度分布の均一性およびクリーン度の安定性に優れ、被加熱物の移動が生じることもなく、省エネルギも図ることができる、加熱装置を提供することにある。

本発明の加熱装置は、断熱材で囲まれた空間内に距離を隔てて立設された複数の加熱用壁体と、これらの加熱用壁体に設けられた発熱手段と、被加熱物を出し入れ可能に収容するための収容スペースを隔てて加熱用壁体の間に棚状に配置された複数の熱放射部材とを備えたことを特徴とする。

このような構成とすることにより、断熱材で囲まれた空間内に存在する複数の被加熱物の収容スペースはそれぞれ左右に加熱用壁体が配置され、上下に熱放射部材が配置された構造となる。このため、各々の収容スペース内は、発熱手段の熱によって昇温した左右の加熱用壁体と、これらの加熱用壁体を経由して複数の熱放射部材に到達し、上下の熱放射部材から放射される熱によって加熱されることとなり、各収容スペース内は均一かつ効率的に加熱される。

発熱手段は加熱用壁体にのみ設けられており、各収容スペースは上下の熱放射部材によって区画されているため、熱気の上昇に起因する上部空間の熱蓄積および過熱が発生せず、温度分布の均一性に優れている。また、加熱気体を循環させたり、撹拌したりすることがないので、クリーン度の安定性に優れており、被加熱物の移動が生じることもない。また、断熱材で囲まれた空間内に被加熱物の収容スペースを配置しているため、温度の散逸が少なく、省エネルギも図ることができる。

ここで、前記熱放射部材として、熱放射率を高めるための表面処理を施した金属部材を用いることにより、優れた熱放射機能が得られるため、それぞれの収容スペース内を効率的に加熱することができる。このような表面処理としては、例えば、黒化処理、つや消し処理およびこれらを組み合わせたつや消し黒化処理が好適である。なお、これらの処理を同一の金属部材に施した後の熱放射率の大小を比較すると、概ね、黒化処理＜つや消し処理＜つや消し黒化処理の順に熱放射率が高まることが分かっている。

この場合、前記金属部材としては、表面に黒色メッキを施したアルミニウム板を用いることが望ましい。黒色メッキを施されたアルミニウム板の表面は、つや消し黒化処理された状態となっているため、加熱手段によって昇温した加熱用壁体の熱は、熱伝導度の高いアルミニウム板全体に速やかに拡散されるとともに、黒色メッキされた表面全体から効率良く放射されるため、収容スペース内の被加熱物を均一かつ効率良く加熱することができる。

一方、前記発熱手段を前記加熱用壁体内に形成した空洞部に内蔵させた構造とすることが望ましい。このような構成とすることにより、加熱手段が発する熱を逃すことなく、加熱用壁体の内部から当該加熱用壁体に伝達することができるようなるため、加熱用壁体全体を効率良く、均等に昇温させることができる。また、加熱効率および均等加熱機能が向上することにより、加熱手段の配置個数や制御点の個数を減らすことも可能となる。さらに、加熱手段が空洞部に内蔵されていることにより、被加熱物の出し入れによる温度降下を抑制することができる。

また、前記加熱用壁体の一部に、上下方向の熱伝導を抑制するための断熱部を設けた構造とすることもできる。このような断熱部を設ければ、加熱用壁体を経由して熱が上昇するのを抑制することができるため、上方に位置する収容スペースが設定値を超えて温度上昇するのを防止することができ、上下方向の温度分布の均一性をさらに向上させることができる。断熱部としては、加熱用壁体より熱電伝導率の小さな断熱部材を配置したり、隙間を設けたりすることができる。

本発明により、以下に示す効果を奏する。

（１）断熱材で囲まれた空間内に距離を隔てて立設された複数の加熱用壁体と、これらの加熱用壁体に設けられた発熱手段と、被加熱物を出し入れ可能に収容するための収容スペースを隔てて加熱用壁体の間に棚状に配置された複数の熱放射部材とを備えたことにより、温度分布の均一性およびクリーン度の安定性に優れたものとなり、被加熱物の移動が生じることもなく、省エネルギも図ることができる。

（２）前記熱放射部材として、熱放射率を高めるための表面処理を施した金属部材を用いることにより、優れた熱放射機能が得られるため、それぞれの収容スペース内を効率的に加熱することができる。

（３）前記金属部材として、表面に黒色メッキを施したアルミニウム板を用いることにより、加熱手段によって昇温した加熱用壁体の熱は、熱伝導度の高いアルミニウム板全体に速やかに拡散されるとともに、つや消し黒化処理された状態にある表面全体から効率良く放射されるため、収容スペース内の被加熱物を均一かつ効率良く加熱することができる。

（４）前記発熱手段を前記加熱用壁体内に形成した空洞部に内蔵させた構造とすることにより、加熱手段が発する熱を逃すことなく、加熱用壁体の内部から当該加熱用壁体に伝達することができるようなるため、加熱用壁体全体を効率良く、均等に昇温させることができ、加熱手段の配置個数や制御点の個数を減らすことも可能となり、被加熱物の出し入れによる温度降下を抑制することができる。

（５）前記加熱用壁体の一部に、上下方向の熱伝導を抑制するための断熱部を設けることにより、加熱用壁体を経由した熱上昇を抑制することができるため、上方位置の収容スペースの過熱を防止することができ、上下方向の温度分布の均一性をさらに向上させることができる。

図１は本発明の第１実施形態である加熱装置を一部省略した状態で示す正面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

図１は本実施形態の加熱装置１を正面の開閉扉２を取り外した状態で示しているが、同図に示すように、直方体の箱体形状に組み立てられた断熱材３によって囲まれた空間４内に、距離を隔てて垂直に立設された複数のステンレス製の加熱用壁体５，６と、これらの加熱用壁体５，６に設けられた複数の孔部７と、それぞれの孔部７に挿入された発熱手段である電気ヒータ８と、被加熱物であるガラス基板９を出し入れ可能に収容するための収容スペース１０を隔てて加熱用壁体５，６の間に棚状に配置された複数の熱放射部材１１とを備えている。断熱材３は、ステンレス鋼板の間にサンドイッチ状にグラスウールを挟んだ構造となっている。

それぞれの孔部７は、加熱用壁体５，６の正面に開口し、その奥行き方向に伸びるように形成されている。複数の孔部７は、加熱用壁体５，６の垂直方向にほぼ等間隔をおいて配置され、電気ヒータ８はそれぞれの孔部７に開口部分から出し入れ可能に挿入されている。

複数の熱放射部材１１も加熱用壁体５，６の間にほぼ等間隔に配置され、内容積のほぼ等しい複数の収容スペース１０が形成されている。それぞれの収容スペース１０内にはガラス基板９が１枚ずつ収容されている。収容スペース１０内におけるガラス基板９の保持手段としては、例えば、加熱用壁体５，６の内側面にそれぞれガラス基板９の側部を支えるための係合部を設けたり、加熱用壁体５，６の内側面にガラス基板９の側部を支えるための支持部材を取り付けたりすることができる。

本実施形態の加熱装置１においては、開閉扉２を含む断熱材３によって前後および上下左右を囲まれた空間４内に存在する複数の被加熱物の収容スペース１０は、いずれも左右に加熱用壁体５，６が配置され、上下に熱放射部材１１が配置された構造となる。このため、各々の収容スペース１０内は、電気ヒータ８の発熱によって昇温した左右の加熱用壁体５，６と、これらの加熱用壁体５，６を経由して複数の熱放射部材１１に到達し、上下の熱放射部材１１から放射される熱によって加熱される。したがって、各収容スペース１０内は上下左右から加熱されることとなり、収容スペース内１０内のガラス基板９を均一かつ効率的に加熱することができる。

発熱手段である電気ヒータ８は、加熱用壁体５，６にのみ内蔵されており、各収容スペース１０は上下の熱放射部材１１によって区画されているため、熱気上昇に起因する上部空間の熱蓄積および過熱が発生せず、均一な温度分布を得ることができる。また、断熱材３で囲まれた空間４内において加熱気体を循環させたり、撹拌したりしないので、クリーン度の安定性に優れており、被加熱物であるガラス基板９が勝手に移動することもない。また、断熱材３で囲まれた空間４内に被加熱物の収容スペース１０を配置しているため、加熱用壁体５，６および熱放射部材１１からの温度の散逸が少なく、省エネルギも図ることができる。

また、本実施形態の加熱装置では、熱放射部材１１として、表面全体に黒色メッキを施したアルミニウム板を用いているため、その表面はつや消し黒化処理を施された状態となっており、優れた熱放射機能を発揮し、それぞれの収容スペース１０内を効率的に加熱することができる。特に、黒色メッキを施したアルミニウム板を用いたことにより、電気ヒータ８によって昇温した加熱用壁体５，６の熱は、熱伝導度の高いアルミニウム板全体に速やかに拡散されるととともに、黒色メッキされた表面全体から放射されるため、収容スペース１０内の被加熱物を均一かつ効率良く加熱することができる。

一方、発熱手段である電気ヒータ８を加熱用壁体５，６内に形成した空洞部である孔部７に内蔵させた構造としているため、加熱用壁体５，６全体を効率良く、均等に昇温させることができる。また、熱放射部材１１内に電気ヒータ８を組み込む必要がないため、熱放射部材１１の厚さを小さくすることができ、空間４内における高さ方向のスペースを有効活用することができる。

なお、加熱装置１においては被加熱物がガラス基板９である場合について説明したが、被加熱物はガラス基板９に限定するものではないので、これ以外のワークとして、例えば、ステンレス鋼板などの金属板の熱処理を行うことも可能である。また、被加熱物のサイズ、形状に応じて、加熱用壁体５，６間の距離あるいは熱放射部材１１の配置間隔や厚さを任意に変更することができるので、加熱装置１は様々な技術分野において広く使用することができる。

次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態である加熱装置２１について説明する。なお、図３において、第１実施形態の加熱装置１の場合と同じ機能、効果を発揮する部分については、図１，図２と同じ符号を付して説明を省略する。

加熱装置２１においては、断熱材３で形成された空間２４内に、３枚以上の加熱用壁体２５，２６，２７を垂直に立設し、これらの加熱用壁体２５，２６，２７の間にそれぞれ複数の熱放射部材１１を棚状に配置することによって複数の収容スペース２０を形成している。

このように、複数の収容スペース２０を縦方向および横方向に配列した構造とすることにより、１バッチで熱処理することのできるガラス基板９の枚数を増大させ、作業効率の向上を図ることができる。また、中央に位置する加熱用壁体２６は、その左右に配列された複数の収容スペース２０によって共有された状態にあるため、加熱用壁体１枚当たりの収容スペースの増大を図ることができる。さらに、加熱用壁体２６はその左右にある複数の収容スペース２０を同時に加熱することとなるため、加熱用壁体２６が発する熱は無駄なく収容スペース２０の加熱に供されることとなり、エネルギ効率も向上する。その他の構造、機能については加熱装置１の場合と同様である。

次に、図４を参照して、本発明の第３実施形態である加熱装置３１について説明する。なお、第２実施形態の場合と同様、図４において第１実施形態の加熱装置１の場合と同じ機能、効果を発揮する部分については、図１，図２と同じ符号を付して説明を省略する。

本実施形態の加熱装置３１においては、加熱用壁体３５，３６に形成された、電気ヒータ８を挿入するための孔部７同士の配置間隔Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を、加熱用壁体３５，３６の下部では小さくし、加熱用壁体３５，３６の上部に向かって徐々に大きくしている。すなわち、配置間隔Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３としている。このような配置間隔とすれば、それぞれの孔部７に挿入された電気ヒータ８による昇温程度は、加熱用壁体３５，３６の下部では大きく、上部にいくにつれて徐々に小さくなるため、加熱用壁体３５，３６の上部における設定値を超える温度上昇を抑制することができる。

また、加熱装置３１においては、加熱用壁体３５，３６の一部に、上下方向の熱伝導を抑制するための断熱部３４を設けた構造としている。このような断熱部３４を設けたことにより、加熱用壁体３５，３６を経由して熱が上昇するのを抑制することができるため、上方に位置する収容スペース１０が設定値を超えて温度上昇するのを防止することができ、上下方向の温度分布の均一性がさらに向上する。なお、本実施形態では、断熱部３４として加熱用壁体３５，３６よりより熱電伝導率の小さな断熱部材を配置している。その他の構造、機能については加熱装置１の場合と同様である。

本発明の加熱装置は、液晶表示パネルやプラズマ表示パネルなどの構成部材であるガラス基板の熱処理工程、あるいはその他の金属板の熱処理工程を行う産業分野において広く利用することができる。

本発明の第１実施形態である加熱装置を一部省略した状態で示す正面図である。図１におけるＡ−Ａ線断面図である。本発明の第２実施形態である加熱装置を一部省略した状態で示す正面図である。本発明の第３実施形態である加熱装置を一部省略した状態で示す正面図である。

符号の説明

１，２１，３１加熱装置
２開閉扉
３断熱材
４空間
５，６，２５，２６，２７，３５，３６加熱用壁体
７孔部
８電気ヒータ
９ガラス基板
１０収容スペース
１１熱放射部材
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３配置間隔

Claims

断熱材で囲まれた空間内に距離を隔てて立設された複数の加熱用壁体と、前記加熱用壁体に設けられた発熱手段と、被加熱物を出し入れ可能に収容するための収容スペースを隔てて前記加熱用壁体の間に棚状に配置された複数の熱放射部材とを備えたことを特徴とする加熱装置。
前記熱放射部材として、熱放射率を高めるための表面処理を施した金属部材を用いた請求項１記載の加熱装置。
前記金属部材として、表面に黒色メッキを施したアルミニウム板を用いた請求項２記載の加熱装置。
前記発熱手段を前記加熱用壁体内に形成した空洞部に内蔵させた請求項１記載の加熱装置。
前記加熱用壁体の一部に、上下方向の熱伝導を抑制するための断熱部を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の加熱装置。