JP2010073584A - セラミックヒーターおよびヒーター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い加熱効率による被加熱物の均一な加熱が可能なセラミックヒーターおよびヒーター装置を提供する。
【解決手段】セラミック材料を平板状に成形してなり、熱盤２８に加熱されて赤外線ＩＲを放射するセラミックヒーター４０であって、一方側の主面（接合面４６）が平坦に形成されるとともに、他方側の主面（放射面４８）の一部または全部に凹凸パターン（凹部４４）が形成されている。かかる構成により、放射面４８が平坦である場合に比して放射面積が拡大し、凹部４４からそれぞれ放射される赤外線ＩＲは、互いにオーバーラップして被加熱物に照射されることから、被加熱物の均一な加熱が可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミックヒーターおよびこれを備えるヒーター装置に関する。

Ｉ字状やＵ字状などの金属管に発熱線を収容した棒型ヒーターに通電して近赤外〜遠赤外線を放射し、ヒーターに対向して配置された被加熱物を加熱するヒーター装置が従来から知られている。

下記特許文献１には、金属管の表面にセラミックリングを装着した棒型ヒーターを加熱することで、セラミックリングより赤外線を放射する乾燥装置が記載されている。この装置では、ヒーター同士の間から突き出た吹出口より冷却風を吹き出し、これを被乾燥物に吹き付けて冷却することにより乾燥ムラの発生を抑制している。また、棒型ヒーターは、被乾燥物に対向する樋状の反射板に覆われており、放射された赤外線が被乾燥物に向けて反射されるように構成されている。

特開２００６−２２６６２９号公報

ヒーター装置においては、加熱効率がよいことと並び、加熱ムラのないことが求められる。
上記特許文献１に記載のヒーター装置（乾燥装置）の場合、セラミックリングから放射される赤外線がリングの周囲に拡散するため、加熱効率に関しては尚改良の余地があった。また、たとえセラミックリングに対して反射板を設けたとしても、被加熱物（被乾燥物）に対して均一に赤外線を照射することは困難であった。
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、高い加熱効率による被加熱物の均一な加熱が可能なセラミックヒーターおよびヒーター装置を提供するものである。

本発明のセラミックヒーターは、セラミック材料を平板状に成形してなり、発熱体に加熱されて赤外線または遠赤外線を放射するセラミックヒーターであって、
一方側の主面が平坦に形成されるとともに、他方側の主面の一部または全部に凹凸パターンが形成されていることを特徴とする。

また、本発明のセラミックヒーターは、より具体的な態様として、前記凹凸パターンが、前記他方側の主面に向かって拡径するテーパー状であってもよい。

また、本発明のセラミックヒーターは、より具体的な態様として、前記凹凸パターンが、前記他方側の主面のうち、前記セラミックヒーターを前記発熱体に取り付けるための取付部を除く全面に対して規則的に形成されていてもよい。

また、本発明のセラミックヒーターは、より具体的な態様として、前記凹凸パターンが角錐状であってもよい。

また、本発明のセラミックヒーターは、より具体的な態様として、前記角錐の頂角が略９０度であってもよい。

また、本発明のセラミックヒーターは、より具体的な態様として、前記一方側の主面に研磨加工が施されていてもよい。

本発明のヒーター装置は、上記記載のセラミックヒーターと、
平坦な加熱面を有し、前記セラミックヒーターの前記一方側の主面が前記加熱面に接合される発熱体と、
を備えている。

また、本発明のヒーター装置は、より具体的な態様として、複数枚の前記セラミックヒーターが前記加熱面に敷き詰められるとともに、各セラミックヒーターが前記加熱面に対して着脱可能に個別に固定されていてもよい。

また、本発明のヒーター装置は、より具体的な態様として、前記発熱体が、通電により発熱する発熱線を金属管に収容した棒型ヒーターを金属材料で鋳込んで形成された鋳込み部からなるとともに、
前記鋳込み部および前記セラミックヒーターを貫通して設けられた通孔部と、前記通孔部を通じて気流を流通させる通風装置と、をさらに備えてもよい。

なお、上記発明において平板状のセラミックヒーターの主面とは板厚方向を法線とする表裏面である。そして、一方側の主面は加熱され、他方側の主面は赤外線または遠赤外線が主として放射される放射面となる。
また、主面に凹凸パターンが形成されているとは、主面に凹部が彫り込み形成されている態様、主面より凸部が突出形成されている態様、および、主面に凹部が彫り込み形成されているとともに凸部が突出形成されている態様を含む。

また、上記発明において気流とは、流動する気体を含むものであればよく、例えば空気や窒素または水蒸気などのガスのほか、これらにミスト状の液体（水など）を含んでもよい。

また、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等であってもよい。

本発明のセラミックヒーターおよびこれを備えるヒーター装置によれば、セラミックヒーターが平板状に形成されていることから、従来のセラミックリングよりも被加熱物に対する赤外線または遠赤外線（以下、両者を併せて「赤外線」と表記する場合がある。）の放射効率が向上する。また、赤外線の放射面に凹凸パターンが形成されていることから、放射面が平坦である場合に比して放射面積が拡大する。さらに、主面の凹凸パターンからそれぞれ放射される赤外線は、互いにオーバーラップして被加熱物に照射されることから、被加熱物の均一な加熱が可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

＜セラミックヒーター＞
図１（ａ）は、本発明の実施形態にかかるセラミックヒーター４０を模式的に示す平面図であり、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。

はじめに、本実施形態のセラミックヒーター４０の概要について説明する。
セラミックヒーター４０は、セラミック材料を平板状に成形してなり、発熱体に加熱されて赤外線または遠赤外線を放射する。そして、一方側の主面である接合面４６が平坦に形成されるとともに、他方側の主面である放射面４８の一部または全部に凹凸パターン（凹部４４）が形成されている。

次に、本実施形態のセラミックヒーター４０について詳細に説明する。
セラミックヒーター４０から放射する赤外線の波長は特に限定されず、０．７〜２．５μｍ程度の近赤外線であっても、２．５〜４．０μｍ程度の中赤外線であっても、４．０〜１００μｍ程度の遠赤外線であってもよい。このうち、特に３±１μｍおよび６±１μｍの放射波長域にそれぞれ分光放射輝度の極大値を有する放射プロファイルとするとよい。これにより、水・トルエン・メチルエチルケトンなど、水性／有機溶剤系を問わず溶媒分子の分子運動が好適に励起されるため、加熱装置１００を加熱乾燥に用いた場合に被加熱物の乾燥が促進される。

なお本発明において被加熱物を加熱するとは、ヒーター装置１０から被加熱物にエネルギーを与えることを意味し、被加熱物の温度を上昇させる場合のほか、被加熱物の温度を維持または降下させつつこれが有する溶媒分子を励振させて除去する、すなわち輻射乾燥させる場合などを含む。
加熱装置１００による被加熱物の加熱の目的としては、乾燥処理のほか、発泡剤を含浸したシート材料の発泡処理や、金属材料のアニール処理などを例示することができる。

セラミックヒーター４０の表面の少なくとも一部には、凹部または凸部の一方または両方が設けられている。具体的には、本実施形態のセラミックヒーター４０は、一方側の主面である接合面４６が平坦に形成され、他方側の主面である放射面４８の少なくとも一部に凹部または凸部が設けられている。接合面４６は、発熱体により加熱される面である。

本実施形態の場合、セラミックヒーター４０には、放射面４８に向かって拡径するテーパー状の凹部４４がパターン形成されている。
個々の凹部４４のより具体的な形状は特に限定されず、半球状、円錐状、円錐台状、角錐状または角錐台状などを例示することができる。

本実施形態の場合、図１（ｂ）に示すように凹部４４は角錐状である。より具体的には、凹部４４は平面視形状が正方形の四角錐状（ピラミッド状）を為している。

本実施形態の凹部４４は、角錐の頂角θが略９０度である。
なお、角錐状の凹凸パターンをなす凹部４４の頂角が略９０度であるとは、角錐の頂点を通り放射面４８に直交するいずれかの平面でセラミックヒーター４０を厚み方向に切った断面における頂角が約９０度であることを意味する。かかる頂角の角度は限定されるものではないが、これが８０〜１２０であることが好ましい。

セラミックヒーター４０の板厚は、加熱により十分な赤外線放射量を得る観点から２〜１０ｍｍが好ましく、さらに、発熱体による加熱を均一化する観点からは５〜６ｍｍが好ましい。セラミックヒーター４０の板厚が過剰であると加熱時の立ち上がり時間が過大となり、また、発熱体からの距離が大きくなることでセラミックヒーター４０の加熱ムラが生じる。一方、セラミックヒーター４０の板厚が過小であると発熱体に生じる温度ムラの影響によって放射面４８に加熱ムラが生じることとなる。

凹部４４の深さは、セラミックヒーター４０の板厚の半分以下とすることが好ましい。そして、隣接する凹部４４の間隔Ｐは、３〜１０ｍｍが好ましい。

セラミックヒーター４０の主面は矩形状をなし、四隅にはセラミックヒーター４０を発熱体に取り付けるための取付部４３が設けられている。
取付部４３は、放射面４８のうち平坦に形成されたコーナー部４３１と、コーナー部４３１に穿設されたボルト孔４３２とで構成されている。

凹部４４は、放射面４８のうち取付部４３を除く全面に対して規則的に形成されている。
本実施形態の場合、ピラミッド状の凹部４４は放射面４８の面内で格子状に整列して設けられている。ただし、凹部４４の規則的なパターン形状はこれに限られず、例えば千鳥状でもよい。

凹部４４を有するセラミックヒーター４０は、板状に形成した未焼成のセラミック材料に対して、突起を周面に有するローラーを回転押圧して凹凸を転写形成し、かかるセラミック材料を焼成して得ることができる。

一方、発熱体に接合されて加熱を受ける接合面４６には研磨加工が施されている。これにより、発熱体とセラミックヒーター４０との熱接触を良好にしている。

図２（ａ）は、他のセラミックヒーター４０ｂの平面図であり、図２（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。セラミックヒーター４０ｂは、図１のセラミックヒーター４０（４０ａ）とは主面の形状および面積が相違している。
図示のように、セラミックヒーター４０ａ、４０ｂの主面の形状および寸法は特に限定されない。形状に関しては、図１のセラミックヒーター４０ａのごとき正方形状、もしくは図２のセラミックヒーター４０ｂのごとき長方形状に例示される矩形板状でもよく、または非矩形板状でもよい。寸法に関しては、ハンドリング性の観点から、５０〜２００ｍｍの辺長が好ましい。

＜ヒーター装置＞
図３（ａ）は、本発明の第一実施形態にかかるセラミックヒーター４０（４０ａ，４０ｂ）を備えるヒーター装置１０の平面模式図である。同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、同図（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。なお、セラミックヒーター４０に形成されている凹部４４を含む一部の構成要素については適宜図示を省略している。
図４は、ヒーター装置１０の積層断面模式図である。同図は、被加熱物であるシート１２０がセラミックヒーター４０に対向配置されている様子を表している。

本実施形態のヒーター装置１０は、上記セラミックヒーター４０と、発熱体としての熱盤２８とを備えている。熱盤２８は、平坦な加熱面（照射面３４）を有し、セラミックヒーター４０の接合面４６が加熱面（照射面３４）に接合される。

熱盤２８には金属材料を用いる。金属材料としては、良好な熱伝導性と軽い比重の観点から、アルミニウム合金、銅、真鍮などを用いることができる。

ヒーター装置１０は、複数枚のセラミックヒーター４０が照射面３４に敷き詰められるとともに、各セラミックヒーター４０が照射面３４に対して着脱可能に個別に固定されている。

照射面３４の縦横の寸法は、正方形状のセラミックヒーター４０ａの一辺の長さのほぼ整数倍である。照射面３４には、正方形状のセラミックヒーター４０ａが千鳥状に敷き詰めて配置され、空隙部には、その半分の幅を持つ長方形状のセラミックヒーター４０ｂが配置されている。これにより、照射面３４はセラミックヒーター４０により隙間なく覆われている。
なお、ここでいう照射面３４に隙間がない状態とは、被加熱体に加熱ムラが生じない程度にセラミックヒーター４０が敷き詰められている状態をいい、幾何学的に厳密さを要するものではない。

照射面３４には、各セラミックヒーター４０の取付部４３に対応する所定位置にボルト穴３４１が設けられており、固定ネジ６４を用いてセラミックヒーター４０は照射面３４にそれぞれ固定される。

熱盤２８の熱源は特に限定されない。本実施形態の場合、熱盤２８は、通電により発熱する発熱線（図８，９を参照）を金属管（ヒーターパイプ２２）に収容した棒型ヒーター２０を金属材料で鋳込んで形成された鋳込み部３０からなる。
棒型ヒーター２０および鋳込み部３０については、後記第二実施形態にて詳述する。

なお、本発明においては、このほか、燃料を燃焼してなるバーナー（直火）、加熱した熱媒油または熱ガスなどを熱源として用いてもよい。

図４に示すように、熱盤２８で加熱されたセラミックヒーター４０からは赤外線ＩＲが放射される。赤外線ＩＲは、凹部４４のある放射面４８の全面から放射される。各凹部４４から放射される赤外線ＩＲは角錐状となり、隣接する凹部４４から放射される赤外線ＩＲと互いにオーバーラップする。これにより、シート１２０には加熱ムラが生じることがない。

上記本実施形態のセラミックヒーター４０およびこれを備えるヒーター装置１０の作用効果について説明する。
セラミックヒーター４０は、一方側の主面（接合面４６）が平坦に形成されるとともに、他方側の主面（放射面４８）の一部または全部に凹凸パターン（凹部４４）が形成されている。これにより、被加熱物（シート１２０）に対する赤外線の放射効率が向上するとともに、凹部４４からそれぞれ放射される赤外線ＩＲのオーバーラップにより、被加熱物の均一な加熱が可能になる。

凹凸パターン（凹部４４）は、放射面４８に向かって拡径するテーパー状である。これにより、被加熱物に面する放射面４８の面積が拡大するとともに、隣接または近接する凹部４４の表面から放射される赤外線ＩＲが互いにオーバーラップする。

そして、凹部４４を角錐状とし、その頂角θが略９０度であることにより、セラミックヒーター４０から放射される赤外線ＩＲの放射波長域が３±１μｍおよび６±１μｍの場合、凹部４４より放射されて直進する熱輻射が、隣同士で干渉することが好適に防止されることが本発明者の検討により明らかとなっている。

凹部４４は、放射面４８のうち取付部４３を除く全面に対して規則的に形成されているため、被加熱物の加熱ムラが低減される。

本実施形態では、接合面４６に研磨加工が施されていることにより、発熱体である熱盤２８の照射面３４からの熱伝達が良好となる。

本実施形態のヒーター装置１０では、複数枚のセラミックヒーター４０が照射面３４に敷き詰められるとともに、各セラミックヒーター４０が照射面３４に対して個別に固定されている。これにより、セラミックヒーター４０と照射面３４との接触が良好となり、セラミックヒーター４０が面内に均一に加熱される。これは、セラミックヒーター４０と照射面３４をともに大面積で作成した場合には公差に起因する微細な接触不良が発生するおそれがあるためである。
また、一般に熱盤２８とセラミックヒーター４０の線膨張係数は互いに相違するが、セラミックヒーター４０を分割構成とすることにより、照射面３４と接合面４６との間の熱歪を低減し、セラミックヒーター４０の版損傷が防止される。また、セラミックヒーター４０を着脱可能に、かつ個別に照射面３４に固定することにより、セラミックヒーター４０に版損傷が生じた場合も個別交換により対処可能である。

図５（ａ）は、本発明の第二実施形態にかかるヒーター装置１０およびこれを備える加熱装置１００の使用状態を模式的に示す正面図であり、同図（ｂ）はその右側面図である。なお、説明のため一部の構成要素については適宜図示を省略している。

本実施形態のヒーター装置１０は、発熱体（熱盤２８）が、棒型ヒーター２０を金属材料で鋳込んで形成された鋳込み部３０からなるとともに、鋳込み部３０およびセラミックヒーター４０を貫通して設けられた通孔部３２と、通孔部３２を通じて気流Ｆを流通させる通風装置５０と、をさらに備えている。

便宜上、同図（ａ）における左右方向を、ヒーター装置１０および加熱装置１００の幅方向という。同様に、同図（ｂ）における左右方向を、ヒーター装置１０および加熱装置１００の長手方向という。

ヒーター装置１０は、棒型ヒーター２０を加熱源として鋳込み部３０の全体を加熱し、鋳込み部３０の照射面３４に接合されたセラミックヒーター４０を所定温度に加熱して赤外線を放射する。加熱装置１００には、複数式のヒーター装置１０が加熱装置１００の長手方向に並べて設けられている。本実施形態の場合、同図（ｂ）に示すように四式のヒーター装置１０が、搬送ローラー１１０に沿って、かつ搬送ローラー１１０と等しいクリアランスで、加熱装置１００の長手方向に連続して設置されている。

加熱装置１００は、搬送ローラー１１０によって連続的に送られる被加熱物をヒーター装置１０で加熱する装置である。本実施形態では、被加熱物として長尺のシート１２０を例示する。搬送ローラー１１０の回転軸は加熱装置１００の幅方向に延在している。かかる搬送ローラー１１０は加熱装置１００の長手方向に亘って所定のピッチで複数本が並べて配設され、搬送面が構成されている。したがって、シート１２０の搬送方向は加熱装置１００の長手方向である。

第一実施形態と同様、ヒーター装置１０の鋳込み部３０は平坦な照射面３４を有している。ヒーター装置１０は、照射面３４が搬送ローラー１１０の搬送面に対向するように加熱装置１００に設置される。

加熱装置１００は、ヒーター装置１０を支持するとともにこれを覆う支持カバー１３０を備えている。支持カバー１３０からは複数本のノズル１３４が突出している。ノズル１３４は、ヒーター装置１０の通孔部３２にそれぞれ挿通され、開口した先端がヒーター装置１０より露出している。
ノズル１３４は、通孔部３２の内部に装着されてヒーター装置１０を固定支持する機能と、先端の開口より気流Ｆを出入りさせる機能とを有している。

支持カバー１３０は、ヒーター装置１０と対向する対向面１３６を有している。支持カバー１３０は、対向面１３６に向かって全体に拡径する箱形をなしている。対向面１３６は金属材料からなり、ノズル１３４を除いて平坦かつ鏡面仕上げが施されている。これにより、ヒーター装置１０の上面から放射される赤外線を対向面１３６で反射し、その放散を防止する。

加熱装置１００は、支持カバー１３０を保持する保持フレーム１５０と、保持フレーム１５０を介して支持カバー１３０を昇降駆動する昇降装置１４０とを備えている。昇降装置１４０は油圧シリンダで構成され、ヒーター装置１０を開放位置または稼働位置に移動させる。保持フレーム１５０は回転軸１３２で軸支されており、昇降装置１４０の駆動によってヒーター装置１０を、照射面３４が搬送ローラー１１０の搬送面と対向する稼働位置と、これが搬送面に斜交する開放位置とに切り換えて移動させる。

支持カバー１３０の内部は空洞であり、ノズル１３４と外部とを連通して気流Ｆを流動させる。支持カバー１３０の上端はエアー口１３８として開口している。
本実施形態の加熱装置１００は、通風装置５０としての吸引装置５２を搬送ローラー１１０の下方に備えている。エアー口１３８より加熱装置１００に取り込まれた空気を吸引して排気する。吸引装置５２の吸引により、気流Ｆはシート１２０の表面に吹き付けられ、シート１２０を冷却するとともに被加熱溶媒を除去する。

図６（ａ）は、本実施形態のヒーター装置１０を照射面３４側から見た平面図である。ヒーター装置１０の幅方向は同図の上下方向にあたる。同図（ｂ）はその側面図である。幅方向は同図の紙面前後方向にあたる。

熱盤２８は、鋳込み部３０の内部に棒型ヒーター２０が埋設されてなる。鋳込み部３０は、金属溶湯により棒型ヒーター２０を鋳込んで作成される。金属溶湯としては、アルミニウム、鉄、またはそれらの合金を用いることができる。

鋳込み部３０の平坦な照射面３４には板状に形成されたセラミックヒーター４０が接合されている。セラミックヒーター４０は、複数枚のセラミックパネル４２により分割して構成されている。
本実施形態の場合、セラミックパネル４２は、ヒーター装置１０の長手方向（同図（ａ）の左右方向）に千鳥状にずれて配置されている。これにより、セラミックパネル４２同士の境界が長手方向に連続しない。

セラミックパネル４２の主面の略中央には、通孔３２ａがそれぞれ貫通して穿設されている。通孔３２ａは、鋳込み部３０に穿設された通孔３２ｂ（図９を参照）とともに通孔部３２を構成する。

図７は、セラミックパネル４２の拡大図である。同図（ａ）はセラミックパネル４２を放射面４８の側から見た平面図、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
本実施形態のセラミックパネル４２は、平面視矩形状に形成され、略中央に通孔３２ａが設けられている。

放射面４８に穿設された凹部４４は、角錐（ピラミッド）状をなし、セラミックパネル４２の長手方向の両端部の帯状平坦部４５を除き、放射面４８の全面に並んで配置されている。本実施形態においては、凹部４４は、隣接する他の凹部４４に対して格子状に縦横方向に並んで配置されている。

本実施形態のヒーター装置１０は、セラミックパネル４２を照射面３４に押圧して保持する保持構造６０を備えている。そして、セラミックパネル４２は、保持構造６０に対して照射面３４の面内方向に非接触に保持されている。

本実施形態のセラミックパネル４２においては、対向する二辺に沿って、凹部４４の非形成領域である帯状平坦部４５が残置されている。
これは、図６（ｂ）に示す保持構造６０によって、セラミックパネル４２を照射面３４に押圧して保持するためである。

図８は、図６（ａ）に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面模式図である。なお、図８では、図６（ｂ）にて破線Ｘで囲んだ保持構造６０近傍についてのみ図示している。

保持構造６０は、断面Ｔ字状のレール部材６２と、これを鋳込み部３０に装着するための固定ネジ６４と、レール部材６２に対して進退可能に挿通された押しネジ６６とからなる。
鋳込み部３０の照射面３４には、固定ネジ６４に対応してタップ（図示せず）が設けられている。
鋳込み部３０に装着されたレール部材６２は、Ｔ字断面の傘部６３と照射面３４とで、セラミックパネル４２の帯状平坦部４５を挟持する。そして、押しネジ６６によりセラミックパネル４２の帯状平坦部４５を押圧することで、セラミックパネル４２の接合面４６と照射面３４との摩擦によってセラミックパネル４２を鋳込み部３０に対して着脱自在に固定する。
押しネジ６６は、各帯状平坦部４５に対して複数本ずつ設けられている。

鋳込み部３０に埋設された棒型ヒーター２０に収容された発熱線２４に通電してこれを発熱させ、ヒーターパイプ２２を通じて鋳込み部３０の全体を加熱すると、押しネジ６６で照射面３４に押圧されたセラミックパネル４２は伝熱により加熱される。加熱されたセラミックパネル４２の放射面４８からは、図７（ｂ）に示すように赤外線ＩＲが放射されてシート１２０（図５を参照）を輻射加熱する。

セラミックパネル４２は、保持構造６０のレール部材６２に対して、照射面３４の面内方向に非接触に保持されている。
レール部材６２は、鋳込み部３０に追随して熱変形するよう、同種の金属材料からなる。一方、線膨張係数のより小さいセラミックパネル４２は、鋳込み部３０の熱膨張および熱収縮に追随しては変形しないため、レール部材６２に対して所定のクリアランスを設けている。
鋳込み部３０とともにレール部材６２が熱変形すると、押しネジ６６はセラミックパネル４２を押圧しつつ、セラミックパネル４２に対して相対的に照射面３４の面内方向に移動する。したがって、かかる移動を阻害せず、セラミックパネル４２に熱応力を与えないよう、セラミックパネル４２に設けた平坦な帯状平坦部４５を押しネジ６６で押圧することが好ましい。

図９は、図６（ｂ）のＩＸ−ＩＸ断面模式図である。鋳込み部３０には棒型ヒーター２０が鋳込まれて互いに密着して一体化されている。鋳込み部３０には、照射面３４に接合されるセラミックパネル４２の通孔３２ａに対応する位置であって、棒型ヒーター２０と干渉しない位置に、通孔３２ｂが厚み方向に貫通して設けられている。

＜棒型ヒーターについて＞
棒型ヒーター２０としては、いわゆるカートリッジヒーターやシーズヒーターなど、発熱線２４に通電することにより赤外線が放射される発熱線加熱型ヒーターを用いることができる。本実施形態では、ステンレス合金（ＳＵＳ）などの金属製のヒーターパイプ２２に、ニクロム線などの抵抗線を螺旋状に巻回した発熱線２４を収容し、ＭｇＯなどの絶縁粉末（図示せず）を充填したシーズヒーターを図示している。発熱線２４の両端はヒーター端子２６にそれぞれ接続され、電源装置（図示せず）から所定の電圧が負荷されて発熱する。

棒型ヒーター２０を鋳込み部３０に埋設することにより、棒型ヒーター２０の表面に必然的に生じる温度ムラに比して、鋳込み部３０の表面温度はより均一化されるため、ヒーター装置１０の表面に不測の高温箇所が発生することがない。したがって、シート１２０が被乾燥溶媒として揮発性有機化合物を含有する場合など、加熱装置１００の防爆性が求められる場合も本実施形態の加熱装置１００を用いて加熱乾燥を行うことができる。

鋳込み部３０に埋設される棒型ヒーター２０の本数は特に限定されず、一本でも複数本でもよい。本実施形態では、Ｍ字状に湾曲した一本の棒型ヒーター２０が鋳込み部３０に埋設されている状態を例示している。
ヒーターパイプ２２の中心線形状は、図示のように湾曲状の場合、Ｍ字状（Ｗ字状）のほか、Ｕ字状やＮ字状、Ｓ字状などでもよい。このほか、ヒーターパイプ２２を直線状（Ｉ字状）としてもよい。
本実施形態のようにＭ字状やＵ字状とすることで、ヒーター端子２６が鋳込み部３０の一方側に配置されるため、電源装置との接続が容易となる。

棒型ヒーター２０の横断面形状は特に限定されるものではなく、棒型ヒーター２０がシーズヒーターやカートリッジヒーターの場合、ヒーターパイプ２２の断面形状は円形が代表的である。

図５に示すように、本実施形態の加熱装置１００は、複数式のヒーター装置１０を搬送方向に並べて設置している。各ヒーター装置１０における棒型ヒーター２０の形状・本数・延在方向は互いに共通であっても相違してもよい。

上記本実施形態のヒーター装置１０の作用効果について説明する。
本実施形態のヒーター装置１０は、棒型ヒーター２０を鋳込み部３０に埋設し、鋳込み部３０にセラミックヒーター４０を接合するとともに、鋳込み部３０およびセラミックヒーター４０に対してともに貫通する通孔部３２を有している。かかる構成により、棒型ヒーター２０からの発熱が鋳込み部３０で拡散されてからセラミックヒーター４０に伝達されるため、セラミックヒーター４０が均一に加熱され、赤外線ＩＲが均一に放射される。したがって、セラミックヒーター４０に対向して被加熱物（シート１２０）を配置することで均一な輻射乾燥が可能である。また、通孔部３２を通じた気流Ｆの吹き付けおよび吸引が可能であるため、被加熱物のより均一な加熱が可能である。
そして、被乾燥物に対して気流Ｆを吹き付ける場合には、鋳込み部３０の内部で均一に加熱された気流Ｆが吹き出されることとなる。特に、本実施形態のヒーター装置１０を乾燥装置として用いた場合、赤外線ＩＲの照射によって揮発した被加熱溶媒を気流Ｆによって持続的に除くことにより、被乾燥物の近傍において次なる揮発が促進される。したがって、本実施形態のようにセラミックヒーター４０と通孔部３２を鋳込み部３０に対してともに設けることにより、高いレベルで被乾燥物（シート１２０）の乾燥ムラが低減されることとなる。

一方、通孔部３２を通じて気流Ｆを吸引する場合には、被加熱物に対向したセラミックヒーター４０から当該気流Ｆが吸引されるため、被加熱物の雰囲気空気が場所によらず均一に吸い込まれる。これにより、被加熱物からの脱離ガスである被加熱溶媒の蒸気圧が、被加熱物の近傍で均一化されるため、乾燥ムラが抑えられる。以上より、本実施形態によれば被加熱物の均一な加熱が可能となる。

本実施形態のヒーター装置１０は、セラミックパネル４２を照射面３４に押圧して保持する保持構造６０を備えている。これにより、セラミックパネル４２（セラミックヒーター４０）には鋳込み部３０への押圧力が作用して密着性が向上するため、鋳込み部３０からの熱が面内に均一に流入する。

本実施形態のヒーター装置１０では、セラミックパネル４２が、保持構造６０に対して照射面３４の面内方向に非接触に保持されている。これにより、一般に線膨張係数の異なる鋳込み部３０とセラミックヒーター４０との間に熱歪みが生じた場合も、鋳込み部３０とともに面内方向に変位する保持構造６０とセラミックパネル４２とが接触することがない。セラミックパネル４２が保持構造６０から面内方向の熱応力を受けた場合、セラミックパネル４２の破損とともに、セラミックパネル４２と照射面３４との間に剥離が生じるおそれがあるところ、本実施形態によればその発生が回避される。
これにより、本実施形態によれば鋳込み部３０の加熱温度によらずセラミックヒーター４０と鋳込み部３０との良好な接触が維持され、被加熱物（シート１２０）を均一に加熱するという本発明の目的が達成される。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
例えば、上記実施形態ではセラミックヒーター４０として板状のセラミックパネル４２を照射面３４に並べ、保持構造６０にてこれを押圧保持する態様を例示したが、このほか、珪酸質系バインダーなどによりセラミックパネル４２を照射面３４に接着接合してもよい。かかる接着と併用して、保持構造６０によりセラミックパネル４２を更に機械的に保持してもよい。

また上記実施形態においてはセラミックパネル４２における凹部４４の形成位置を格子状としているが、これを搬送ローラー１１０の送り方向に対して千鳥状にずれあう位置としてもよい。これにより、隣接する凹部４４から放射される赤外線ＩＲが照射面３４の面内のあらゆる方向に対して均一にオーバーラップするため、シート１２０の加熱効率がより平準化する。

また、被加熱物としては様々なものを用いることができる。加熱装置１００では、例示したように長尺物を搬送しながら連続的に加熱する場合のほか、短尺物を搬送ローラー１１０によって搬送しながら連続的に加熱してもよい。このほか、搬送ローラー１１０を用いず、短尺物を静置させてバッチ式または枚葉式に加熱してもよい。

また、通風装置５０によって鋳込み部３０を流通する気流Ｆは循環式としてもよい。すなわち、通孔部３２よりシート１２０に向けて吹き出された、または吸い込まれた気流Ｆについては、必要に応じて熱交換による冷却および被加熱溶媒の分離除去を施したのち、再度通風に供してもよい。

（ａ）は第一実施形態にかかるセラミックヒーターを模式的に示す平面図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は他のセラミックヒーターの平面図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は第一実施形態にかかるセラミックヒーターを備えるヒーター装置の平面模式図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。 ヒーター装置の積層断面模式図である。 （ａ）は第二実施形態にかかるヒーター装置およびこれを備える加熱装置の使用状態を模式的に示す正面図、（ｂ）はその右側面図である。 （ａ）は本実施形態のヒーター装置を照射面の側から見た平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）はセラミックパネルを放射面の側から見た平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 図６（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面模式図である。 図６（ｂ）のＩＸ−ＩＸ断面模式図である。

符号の説明

１０ ヒーター装置
２０ 棒型ヒーター
２２ ヒーターパイプ
２４ 発熱線
２６ ヒーター端子
２８ 熱盤
３０ 鋳込み部
３２ 通孔部
３２ａ，３２ｂ 通孔
３４ 照射面
４０ セラミックヒーター
４２ セラミックパネル
４４ 凹部
４５ 帯状平坦部
４６ 接合面
４８ 放射面
５０ 通風装置
５２ 吸引装置
６０ 保持構造
６２ レール部材
６３ 傘部
６４ 固定ネジ
６６ 押しネジ
１００ 加熱装置
１１０ 搬送ローラー
１２０ シート
１３０ 支持カバー
１３４ ノズル
１３６ 対向面

Claims (9)

1. セラミック材料を平板状に成形してなり、発熱体に加熱されて赤外線または遠赤外線を放射するセラミックヒーターであって、
   一方側の主面が平坦に形成されるとともに、他方側の主面の一部または全部に凹凸パターンが形成されていることを特徴とするセラミックヒーター。
2. 前記凹凸パターンが、前記他方側の主面に向かって拡径するテーパー状である請求項１に記載のセラミックヒーター。
3. 前記凹凸パターンが、前記他方側の主面のうち、前記セラミックヒーターを前記発熱体に取り付けるための取付部を除く全面に対して規則的に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセラミックヒーター。
4. 前記凹凸パターンが角錐状である請求項１から３のいずれかに記載のセラミックヒーター。
5. 前記角錐の頂角が略９０度である請求項４に記載のセラミックヒーター。
6. 前記一方側の主面に研磨加工が施されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のセラミックヒーター。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のセラミックヒーターと、
   平坦な加熱面を有し、前記セラミックヒーターの前記一方側の主面が前記加熱面に接合される前記発熱体と、
   を備えるヒーター装置。
8. 複数枚の前記セラミックヒーターが前記加熱面に敷き詰められるとともに、各セラミックヒーターが前記加熱面に対して着脱可能に個別に固定されていることを特徴とする請求項７に記載のヒーター装置。
9. 前記発熱体が、通電により発熱する発熱線を金属管に収容した棒型ヒーターを金属材料で鋳込んで形成された鋳込み部からなるとともに、
   前記鋳込み部および前記セラミックヒーターを貫通して設けられた通孔部と、前記通孔部を通じて気流を流通させる通風装置と、をさらに備える請求項７または８に記載のヒーター装置。

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