JP2006286316A

JP2006286316A - ヒータ装置

Info

Publication number: JP2006286316A
Application number: JP2005102741A
Authority: JP
Inventors: Akira Sasaki; 章佐々木; Yoshiyuki Motoyoshi; 芳之本吉; Tsutomu Kobayashi; 強小林; Mitsuyuki Wadasako; 三志和田迫; Emiko Taguchi; 惠美子田口
Original assignee: SAAMOSU KK; Nichias Corp
Current assignee: SAAMOSU KK; Nichias Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19
Also published as: TW200643332A; TWI337649B; US20060231543A1; KR20060105681A

Abstract

【課題】過昇温を適正に検知するとともに、過昇温が発生したことを確実に認知できるヒータ装置を提供する。
【解決手段】加熱用電源と、発熱体との間に挿入され、第１の温度に達すると通電を遮断するとともに、降温して第２の温度に達すると通電を復帰するバイメタル式サーモスタットを備えるヒータ装置であって、前記バイメタル式サーモスタットの復帰温度が０℃以下、好ましくは−３５℃以下であるヒータ装置。
【選択図】図１

Description

本発明はヒータ装置に関し、詳しくは過昇温を自動的に防ぐ機能を備えたヒータ装置に関する。

例えば、半導体素子やＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）等の製造装置では、配管や継手、弁等を所定温度に昇温し、維持させるために、従来からマントルヒータが多用されている（例えば、特許文献１参照）。図３は、マントルヒータの一例を示す斜視図であるが、図示されるマントルヒータ１００は、柔軟性を有する合成樹脂シートからなる内層材１０１及び外層材１０２の間に発熱体１０３を介在させて構成されており、加熱対象である配管１０４に被嵌した状態で発熱体１０３を通電させることにより、配管１０４を加熱する。

このようなマントルヒータ１００では、過昇温を防止するために、例えば図４に示すように、電源１１０とヒータエレメント１１１との間に温度ヒューズ１１２を挿入し、温度ヒューズ１１２が溶融温度以上に加熱されたときに、ヒータエレメント１１１への通電を遮断する構成になっている。

また、図５に示すように、サーモスタット１２１をヒータエレメント１１１の近傍に配置してヒータエレメント１１１の温度を常時監視し、所定温度に達したときにサーモスタット１１１からの信号に基づいてヒータエレメント１１１への通電を遮断する構成も知られている。更に、図６に示すように、サーモスタット１２１の代わりに熱電対１３１を用いた構成も知られている。

また、図４に示す過昇温防止機構において、温度ヒューズ１１２に代えて、バイメタル式のサーモスタットを挿入する構成も知られている。このバイメタル式サーモスタットは、当初接触している作動金属同士が、所定の温度（作動温度）に達したときに熱膨張により離間することでヒータエレメント１１１への通電を遮断する。

特開２００２―２９５７８３号公報

上述した過昇温防止機構において、温度ヒューズ１１２を用いた構成では、温度ヒューズ１１２が長時間の作動の間に熱劣化して所定の溶融温度未満の温度で溶断することがあり、長期信頼性の面で問題がある。また、温度ヒューズ１１２は、一度溶断すると交換しなければならず、経済的はないという問題もある。

サーモスタット１２１や熱電対１３１を用いた構成では、繰り返し使用可能であるという有利な面もあるが、サーモスタット１２１やセンサ１３１を制御する別回路が必要であり、全体としてはコスト増となる。

また、バイメタル式サーモスタットを使用した過昇温防止機構では、作動金属の熱膨張を利用して通電／遮断を行うため、通電が遮断されて降温する過程において、過昇温時に離間した作動金属同士がある温度（復帰温度）になると熱収縮を起こして再び接触し、通電が再開するようになる。近年、特に半導体素子やＦＰＤ等の製造装置では、安全面から、マントルヒータ１００に過昇温が起こったことを作業者や管理者が認知できるようなシステムが採られているが、従来のバイメタル式サーモスタットは、その復帰温度が、作動金属が離間を起こす作動温度よりせいぜい１０〜３０℃程度低い温度であり、早期に自動復帰してマントルヒータ１００が再起動し、過昇温が発生したことが認知できないおそれがある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、過昇温を適正に検知するとともに、過昇温が発生したことを確実に認知できるヒータ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、加熱用電源と、発熱体との間に挿入され、第１の温度に達すると通電を遮断するとともに、降温して第２の温度に達すると通電を復帰するバイメタル式サーモスタットを備えるヒータ装置であって、前記バイメタル式サーモスタットの復帰温度が０℃以下であることを特徴とするヒータ装置を提供する。

本発明のヒータ装置に組み込まれるバイメタル式サーモスタットは、その復帰温度が０℃以下であり、従来のバイメタル式サーモスタットに比べると格段に低い。そのため、ヒータ装置が過昇温を起こすと、一般的な使用環境（通常は室温；２０〜２５℃前後）では遮断状態が継続し、過昇温の発生を確実に認知できる。このような作用をより確実にするために、バイメタル式サーモスタットの復帰温度を−３５℃以下とすることが好ましい。

本発明のヒータ装置によれば、過昇温を適正に検知するとともに、過昇温が発生したことを確実に認知できる。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明のヒータ装置の一実施形態を示す要部断面図であり、図２は過昇温防止機構を示す回路図である。尚、本発明において、ヒータ装置の種類には制限がなく、例えば図３に示したマントルヒータ等に応用できる。

図示されるように、本実施形態のヒータ装置１０は、保温層１１の内部に、ヒータエレメント２０と、過昇温防止機構３０を構成するバイメタル式サーモスタット３２とを直列に接続して収容している。

保温層１１を形成する素材としては、フッ素樹脂が好適に用いられる。具体的には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＴ（テトラフルオロエチレン‐パーフルオアルコキシェチレン共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等が好ましい。また、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン‐エチレン共重合体）、ＥＣＴＦＥ（クロロトリフルオロエチレン‐エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフロライド）等も使用可能である。

ヒータエレメント２０は、例えば、断熱クロスに絶縁被覆されたＮｉ―Ｃｒ等の電熱線２１を、無機繊維製シート２２のガラスクロスに固定したものを使用できる。このヒータエレメント２０は、不燃難燃繊維製シート２３に取り付けられる。不燃難燃繊維製シート２３としては、無機繊維製シート、有機繊維製シートが使用可能である。無機繊維製シートとしては、ガラスファイバ、セラミックファイバ、シリカファイバ等の無機繊維材に、ニードル加工を施したものが好ましい。また、有機繊維製シートとしては、アラミド、ポリアミド、ポリイミド等からなるシートが挙げられる。

ヒータ装置１０の加熱部の構成は概略上記の通りであるが、本発明では図２に示すような過昇温防止機構３０を具備する。過昇温防止機構３０は、図４に示した温度ヒューズ１１２に代えてバイメタル式サーモスタット３２を電源３１とヒータエレメント２０との間に挿入したものである。ヒータエレメント２０は、電源３１からの電力によりヒータ線２１を発熱させる。そして、過昇温があったときに、バイメタル式サーモスタット３２の作動金属が離間して、通電を遮断する。

本発明では、バイメタル式サーモスタット３２として、復帰温度が０℃以下のものを使用する。例えば、半導体素子やＦＰＤの製造装置の使用環境は２０〜２５℃程度であるため、復帰温度が０℃以下であれば、過昇温により離間した作動金属が自動的に再び接触状態に戻ることがない。そのため、従来のように、復帰温度が作動温度より１０〜３０℃のバイメタル式サーモスタットを用いた場合に比べて、信頼性が大きく向上する。このような作用をより確実にするためには、復帰温度が−３５℃以下のバイメタル式サーモスタット３２を用いることが好ましい。

尚、バイメタル式サーモスタット３２の作動温度は、用途や加熱箇所に応じて適宜設定されるが、例えば、半導体素子やＦＰＤの製造装置では一般に２５０℃程度に設定される。

このような復帰温度が０℃以下のバイメタル式サーモスタット３２としては、通常に市販されているものを使用すればよい。

尚、上記のバイメタル式サーモスタット３２を復帰させるには、即ち復帰温度を実現するには、ヒータ装置２０のバイメタル式サーモスタット３２を配置した部分に、液体窒素を滴下したり、ドライアイスを押し当てる等して冷却すればよい。

本発明のヒータ装置１０の動作は従来のヒータ装置と同様であり、ヒータエレメント２０に通電し、過昇温が発生したときにバイメタル式サーモスタット３２が作動して通電を遮断する。これにより、ヒータエレメント２０の発熱が止まり、ヒータ装置１０は降温を続け、例えば室温を維持する。バイメタル式サーモスタット３２は室温程度では復帰しないため、ヒータ装置１０を再起動させるには、作業者や管理者が液体窒素やドライアイスを用いてバイメタル式サーモスタット３２を復帰させなければならず、作業者や管理者はヒータ装置１０の過昇温の発生を確実に認知できる。

本発明のヒータ装置の一実施形態を示す要部断面図である。図１のヒータ装置の過昇温防止機構を示す回路図である。マントルヒータの一例を示す斜視図である。従来の過昇温防止機構の一例（温度ヒューズ使用）を示す回路図である。従来の過昇温防止機構の他の例（サーモスタット使用）を示す回路図である。従来の過昇温防止機構の更に他の例（熱電対使用）を示す回路図である。

符号の説明

１０ヒータ装置
１１外層材
２０ヒータエレメント
２１ヒータ線
２２無機繊維製シート
２３不燃難燃繊維製シート
３０過昇温防止機構
３１電源
３２バイメタル式サーモスタット

Claims

加熱用電源と、発熱体との間に挿入され、第１の温度に達すると通電を遮断するとともに、降温して第２の温度に達すると通電を復帰するバイメタル式サーモスタットを備えるヒータ装置であって、
前記バイメタル式サーモスタットの復帰温度が０℃以下であることを特徴とするヒータ装置。
前記バイメタル式サーモスタットの復帰温度が−３５℃以下であることを特徴とする請求項１記載のヒータ装置。