JP2005183254A

JP2005183254A - 熱板

Info

Publication number: JP2005183254A
Application number: JP2003424427A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yanagisawa; 尚柳沢
Original assignee: Nihon Dennetsu Co Ltd
Current assignee: Nihon Dennetsu Co Ltd
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】耐熱性、耐食性がよく経時変化による熱歪の発生が少なく、熱伝導性能が良好であり均熱性を向上できる熱板を提供すること。
【解決手段】発熱体１１と、該発熱体１１を埋設し保持した第１の部材１３とを含む熱板において、前記第１の部材１３を覆い保持している第２の部材１５を有し、該第２の部材１５は、複数の金属板１５ａ，１５ｂによって前記第１の部材１３を覆い保持するよう前記金属板１５ａ，１５ｂの複数が互いに接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気ヒータの発熱により被加熱物を加熱する熱板に関するものである。

従来の熱板としては、電気ヒータをアルミニウム・プレートの間に挟み込んで積み重ねして保持したものや、電気ヒータをセラミックス・プレートに保持したものがある（例えば、引用文献１を参照）。

特開２００１−２１５０２５号公報（第１頁、図４，図７）

アルミニウム・プレートを採用した熱板は、高温（例えば６００℃以上）において耐熱性・耐久性に劣り、経時変化による熱歪が多く、形状を保ちつつも衝撃に弱く、さらに熱伝導性に劣るという欠点がある。

したがって、アルミニウム・プレートを採用した熱板は、アルミニウム材料の強度、耐熱、耐久性、経時変化による熱歪以下で使用する必要がある。

また、セラミックス・プレートを採用した熱板は、電気ヒータの発熱パターンなどを細かくする必要や、熱や機械的な衝撃に弱いなどの欠点がある。

本発明に係る熱板は、発熱体と、該発熱体を埋設した第１の部材とを含む熱板において、前記第１の部材を覆い保持している第２の部材を有し、該第２の部材は、複数の金属板によって前記第１の部材を覆い保持するよう前記金属板の複数が互いに接合されていることを最も主要な特徴とする。

本発明の熱板は、第１の部材が金属板からなる第２の部材によって覆われ保護されているため、高温（例えば６００℃以上）において、耐熱性、耐食性がよく経時変化による熱歪の発生が少ないという特徴を有する。

また、本発明に係る熱板は、耐熱性、耐食性、対衝撃性を有する第２の部材によって覆われ保護されているため、第１の部材の耐熱性、耐食性、融点をほとんど無視して選定することができる。

さらに、本発明に係る熱板は、第１の部材に良伝導体を使用しているので熱伝導性能が良好であり、均熱性を向上できる。

本発明に係る熱板においては、複数の金属板によって互いに接合されている第２の部材によって第１の部材を覆い保持する。

図１及び図２は、本発明に係る熱板の実施例１を示している。図１及び図２を参照して、熱板は、二本の発熱体１１と、これら二本の発熱体１１を埋設し保持している第１の部材１３と、第１の部材１３を覆い保持している第２の部材１５とを有している。

発熱体１１は、金属製のシース管１１ａと、このシース管１１ａ内に充填されている絶縁物（図示せず）と、絶縁物を介してシース管１１ａに対して絶縁距離を保つように設けた発熱線（図示せず）と、発熱線の両端にそれぞれ接続されている端子１１ｂとを有している。端子１１ｂは、シース管１１ａの両端から一端部が外へ延びている。

第１の部材１３は、熱伝導が良好な金属材料によって作られている四角板状の二枚の固体１３ａ，１３ｂであり、発熱体１１を二枚の板状の固体１３ａ，１３ｂを重ね合わせることによって挟み保持することによって埋設している。

第２の部材１５は、複数の金属板１５ａ，１５ｂによって一体に作られており、複数の金属板１５ａ，１５ｂによって第１の部材１３を覆い保持するよう金属板１５ａ，１５ｂの複数が互いに接合されている。

二枚の固体１３ａ，１３ｂには、図３に示すように、発熱体１１を挟み込む際に二枚の固体１３ａ，１３ｂが当接するようにするために、二枚の固体１３ａ，１３ｂの対向面のそれぞれに発熱体１１を嵌め込むための溝１１ｇが形成されている。

第２の部材１５の金属板１５ａ，１５ｂは、重ね合わされた二枚の固体１３ａ，１３ｂの上下面のそれぞれに対向する二枚の金属板１５ａと、重ね合わされた二枚の固体１３ａ，１３ｂの四つの側面のそれぞれに対向する四枚の金属板１５ｂとを有している。これら六枚からなる金属板１５ａ，１５ｂは、互いに接続されることによって中空の容器形状を呈する。

二枚の固体１３ａ，１３ｂの上下面のそれぞれに対向する二枚の金属板１５ａの一方には、図２及び図３に示すように、発熱体１１の両端部を貫通させるための一対の貫通孔１７が形成されている。発熱体１１のシース管１１ａの両端部は、二枚の金属板１５ａの一方に形成されている一対の貫通孔１７へ曲げられて貫通して貫通孔１７のそれぞれから外側へ導出されている。貫通孔１７には、スリーブ１９が設けられており、スリーブ１９にシース管１１ａの両端部が挿通している。スリーブ１９は、一方の金属板１５ａに接続されて固定されている。発熱体１１のシース管１１ａは、スリーブ１９に接続されて固定されている。

以下に、実施例１における熱板を具体的に説明する。発熱体１１としては、シース管１１ａとして耐熱合金（例えば、インコロイ８００）の管を採用する。第１の部材１３としては、熱膨張率の近似しているＳＵＳ３１０、無酸素銅（Ｃ１０２０）の二枚の固体１３ａ，１３ｂを採用する。第２の部材１５としては、耐熱性及び耐食性に優れているステンレス鋼（ＳＵＳ３１０）の六枚の板を採用する。

発熱体１１、第１の部材１３及び第２の部材１５は、これらを組み合わせた後、高温静水圧、熱間プレス、熱間鍛造加工などで高温・高圧状態とする。この状態を経ることにより、第２の部材１５の接合面が拡散接合状態となり、高温・高圧下で拡散接合により一体化する。熱拡散接合時の温度は１０５０〜１１００℃を必要とする。また、第１の部材１３及び第２の部材１５も同時に拡散接合状態となり、発熱体１１からの熱を外部に良好に伝える。

なお、第１の部材１３としての固体１３ａ，１３ｂは、銅合金、マグネシウム合金、アルミニウム合金の内から選択した一種を採用してもよい。第２の部材１５としての金属板１５ａ，１５ｂは、鉄基合金、タングステン基合金、モリブデン基合金、ニッケル基合金、チタン基合金の内から選択した一種を採用してもよい。第１の部材１３、第２の部材１５及びスリーブ１９は、互いに溶接接合、ろう付け接合、ネジ止め接合の内から選ばれた一種によって一体に接合してもよい。

また、実施例１における発熱体１１は二本を採用したが、一本もしくは二本以上でもよい。さらに、熱板の形状は、平面から見ると全体形状が四角形状を呈する形状のものとしたが、平面から見ると全体形状が四角形状以外の多角形状、円形状や楕円形状を呈する形状のものであっても製作することが可能である。

図４及び図５は、熱板の実施例２を示している。実施例２における熱板は、実施例１において説明した熱板と同じ部分に同じ符号を付して同じ部分の説明をする。また、図１をも参照して実施例２における説明する。

図１、図４及図５を参照して、熱板は、二本の発熱体１１と、これら二本の発熱体１１が埋設されている第１の部材２３と、第１の部材２３を覆い保持している第２の部材１５とを有している。

第１の部材２３は熱伝導が良好な金属材料によって作られている粉末２３ａであり、発熱体１１が粉末２３ａによって埋設されている。

第２の部材１５は、四角板形状の複数の金属板１５ａ，１５ｂによって一体に作られており、複数の金属板１５ａ，１５ｂによって第１の部材１３を収容するよう金属板１５ａ，１５ｂの複数が互いに接合されている。第２の部材１５の金属板１５ａ，１５ｂは、発熱体１１を埋設し保持するために粉末２３ａを収容するように、対向する二枚の金属板１５ａと、対向する二枚の金属板１５ａの周側端を互いに接続している四枚の金属板１５ｂとを有している。これら六枚からなる金属板１５ａ，１５ｂは、互いに接続されることによって中空の容器形状を呈する。

上下面で対向する二枚の金属板１５ａの一方には、一対の貫通孔１７が形成されている。発熱体１１のシース管１１ａの両端部は、一対の貫通孔１７へ曲げられて貫通して貫通孔１７のそれぞれから外側へ導出されている。

貫通孔１７にはスリーブ２９が設けられており、スリーブ２９にシース管１１ａの両端部が挿通している。スリーブ２９は、一方の金属板１５ａに接続されて固定されている。発熱体１１のシース管１１ａは、スリーブ２９に接続されて固定されている。

以下に、実施例１における熱板を具体的に説明する。発熱体１１としては、シース管１１ａとして耐熱合金（例えば、インコロイ８００）の管を採用する。第１の部材２３としては、熱膨張率の近似しているＳＵＳ３１０、無酸素銅（Ｃ１０２０）の粉体２３ａを採用する。第２の部材１５としては、耐熱性及び耐食性に優れているステンレス鋼（ＳＵＳ３１０）の六枚の板を採用する。

熱板は、下側面を仮溶接し、粉体、発熱体１１を挿入し、蓋をしてプレスするとプレスによって全体が接合される。

発熱体１１、第１の部材２３及び第２の部材１５は、これらを組み合わせた後、高温静水圧、熱間プレス、熱間鍛造加工などで高温・高圧状態とする。この状態を経ることにより、第２の部材１５の接合面が拡散接合状態となり、高温・高圧下で拡散接合により一体化する。熱拡散接合時の温度は１０５０〜１１００℃を必要とする。

なお、第１の部材１３としての粉体２３ａは、銅合金、マグネシウム合金、アルミニウム合金の内から選択した一種を採用してもよい。第２の部材１５としての金属板１５ａ，１５ｂは、鉄基合金、タングステン基合金、モリブデン基合金、ニッケル基合金、チタン基合金の内から選択した一種を採用してもよい。第１の部材１３、第２の部材１５及びスリーブ１９は、互いに溶接接合、ろう付け接合、ネジ止め接合の内から選ばれた一種によって一体に接合してもよい。

また、実施例２における発熱体１１は二本を採用したが、一本もしくは二本以上でもよい。さらに、熱板の形状は、平面から見ると全体形状が四角形状を呈する形状のものとしたが、平面から見ると全体形状が四角形状以外の多角形状、円形状や楕円形状を呈する形状のものであっても製作することが可能である。

さらに、第１の部材１３は、発熱体１１を備えた粉体２３ａ部分を固体１３ａ，１３ｂ間に挟み込んだ形態であってもよい。

本発明は、ＴＦＴ液晶パネルの製造装置や、シリコンウェハなどの半導体製造装置などに用いる熱板として不可欠な用途にも適用できる。

本発明に係る熱板を示す平面図である（実施例１）。図１に示した熱板をＩＩ−ＩＩ線で断面した側面図である。図２に示した熱板の要部の断面図である。図１に示した熱板をＩＩ−ＩＩ線で断面した側面図である（実施例２）。図４に示した熱板の要部の断面図である。

符号の説明

１１発熱体
１３，２３第１の部材
１５第２の部材
１１ｂ端子
１３ａ，１３ｂ固体
１５ａ，１５ｂ金属板
２３ａ粉末

Claims

発熱体と、該発熱体を埋設し保持した第１の部材とを含む熱板において、前記第１の部材を覆い保持している第２の部材を有し、該第２の部材は、複数の金属板によって前記第１の部材を覆い保持するよう前記金属板の複数が互いに接合されていることを特徴とする熱板。
請求項１記載の熱板において、前記第１の部材が金属材料によって作られている固体及び金属材料の粉末の内のいずれか一種、又は固体及び金属材料の粉末の両方を組み合わせたものであることを特徴とする熱板。
請求項１記載の熱板において、前記金属板の複数が互いに溶接接合、ろう付け接合、熱拡散接合、ネジ止め接合の内から選ばれた一種によって一体に接合されていることを特徴とする熱板。
請求項２記載の熱板において、前記金属材料が銅合金、アルミニウム合金の内から選択した一種であり、前記金属板が鉄基合金、タングステン基合金、モリブデン基合金、ニッケル基合金、チタン基合金の内から選択した一種であることを特徴とする熱板。