JP2015198063A - infrared heater - Google Patents

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雄樹 藤田
Takeki Fujita
雄樹 藤田
良夫 近藤
Yoshio Kondo
良夫 近藤
青木 道郎
Michiro Aoki
道郎 青木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared heater for radiating infrared ray from micro cavities while reducing an effect of the shape of a heating body.SOLUTION: An infrared heater 10 has a heating body 12, and a micro cavity forming body 30 including micro cavities 40 at least the surfaces of which are formed of conductors, and having a characteristic that infrared ray having a peak wavelength of a non-Plank distribution is radiated by the micro cavities 40 upon absorption of energy from the heating body 12. The micro cavity forming body 30 has a characteristic that infrared ray of 5 to 7 μm in peak wavelength is radiated by the micro cavities 40 upon absorption of energy from the heating body 12. The infrared heater 10 has a conduction member 20 which is provided to the heating body 12 side of the micro cavity forming body 30 and has a high thermal conductivity.

Description

本発明は、赤外線ヒーターに関する。   The present invention relates to an infrared heater.

従来、5〜6μmの波長の赤外線を放出する赤外線ヒーターが知られている。例えば、特許文献1では、タングステン等の金属板からなり表面にマイクロキャビティを形成した発熱体を備えた赤外線ヒーターが記載されている。この赤外線ヒーターでは、発熱体に電力を供給すると、マイクロキャビティにより波長5〜6μmの赤外線が増幅されることが記載されている。これにより、5〜6μmの波長の赤外線を放出する赤外線ヒーターにおけるエネルギー効率を向上させることができるとしている。   Conventionally, an infrared heater that emits infrared rays having a wavelength of 5 to 6 μm is known. For example, Patent Document 1 describes an infrared heater including a heating element made of a metal plate such as tungsten and having a microcavity formed on the surface thereof. In this infrared heater, it is described that when power is supplied to the heating element, infrared rays having a wavelength of 5 to 6 μm are amplified by the microcavity. Thereby, it is supposed that the energy efficiency in the infrared heater which emits infrared rays having a wavelength of 5 to 6 μm can be improved.

特開2013−206606号公報JP 2013-206606 A

ところで、発熱体に電力を供給して赤外線を放射させる場合、発熱体の形状に制約が生じる場合があった。例えば、平面状に形成した発熱体に均一に電流を流すことは困難であった。また、平面状に形成した発熱体では抵抗値が確保できず、小電圧大電流になり、配線や制御装置が不経済になる場合があった。そのため、例えば面状の発熱体から赤外線を放射したい場合でも、線状の発熱体をジグザグに湾曲させた形状とする必要があるなど、発熱体の形状に制約が生じる場合があった。そしてその結果、放射される赤外線の面内分布にムラが生じるなどの影響が出る場合があった。特許文献1に記載の発熱体では、マイクロキャビティを形成した発熱体によりピーク波長が5〜6μmの赤外線を放射することができるが、上記のような発熱体の形状による赤外線の面内分布への影響については、他の従来の赤外線ヒーターと同様であった。   By the way, when electric power is supplied to the heating element to emit infrared rays, the shape of the heating element may be restricted. For example, it has been difficult to flow a current uniformly through a heating element formed in a planar shape. In addition, in the case of a heating element formed in a planar shape, a resistance value cannot be ensured, a small voltage and a large current are generated, and wiring and a control device may be uneconomical. Therefore, for example, even when it is desired to radiate infrared rays from a planar heating element, there is a case where the shape of the heating element is restricted, for example, the linear heating element needs to be formed in a zigzag shape. As a result, there are cases in which the in-plane distribution of the emitted infrared rays has an influence such as unevenness. In the heating element described in Patent Document 1, infrared rays having a peak wavelength of 5 to 6 μm can be radiated by the heating element in which the microcavities are formed. About the influence, it was the same as that of other conventional infrared heaters.

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、発熱体の形状による影響をより低減しつつマイクロキャビティからの赤外線を放射する赤外線ヒーターを提供することを主目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and has as its main object to provide an infrared heater that emits infrared rays from a microcavity while further reducing the influence of the shape of the heating element.

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。   The present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明の赤外線ヒーターは、
発熱体と、
少なくとも表面が導電体からなるマイクロキャビティが形成され、前記発熱体からのエネルギーを吸収すると該マイクロキャビティにより非プランク分布のピーク波長を有する赤外線を放射する特性を有するマイクロキャビティ形成体と、
を備えたものである。
The infrared heater of the present invention is
A heating element;
A microcavity having at least a surface formed of a conductor, and a microcavity forming body having a characteristic of emitting infrared light having a peak wavelength of non-Planck distribution when the energy from the heating element is absorbed;
It is equipped with.

この本発明の赤外線ヒーターでは、発熱体からのエネルギーを吸収すると、マイクロキャビティ形成体がマイクロキャビティから非プランク分布のピーク波長を有する赤外線を放射する。また、該形成体は二次放射体となって赤外線を放射するため、本赤外線ヒーターから放射される赤外線の面内分布は、マイクロキャビティ形成体の形状によって調整することができる。例えば、面状ヒーターとしたい場合であっても、発熱体自体は必ずしも面状である必要がなく、マイクロキャビティ形成体を面状に形成すればよい。このように、発熱体の形状が、赤外線ヒーターから放射される赤外線の面内分布に影響しにくい。以上により、発熱体の形状による影響をより低減しつつマイクロキャビティからの赤外線を放射することができる。ここで、「少なくとも表面が導電体からなるマイクロキャビティ」とは、少なくとも側面及び底面が導電体からなるマイクロキャビティを意味する。   In the infrared heater according to the present invention, when the energy from the heating element is absorbed, the microcavity forming body emits infrared light having a peak wavelength of non-Planck distribution from the microcavity. Moreover, since this formation body becomes a secondary radiator and emits infrared rays, the in-plane distribution of infrared rays emitted from this infrared heater can be adjusted by the shape of the microcavity formation body. For example, even when it is desired to use a planar heater, the heating element itself does not necessarily have a planar shape, and the microcavity forming body may be formed in a planar shape. Thus, the shape of the heating element hardly affects the in-plane distribution of infrared rays emitted from the infrared heater. As described above, infrared rays from the microcavity can be emitted while further reducing the influence of the shape of the heating element. Here, “a microcavity having at least a surface made of a conductor” means a microcavity having at least a side surface and a bottom surface made of a conductor.

本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記マイクロキャビティ形成体は、前記発熱体からのエネルギーを吸収すると前記マイクロキャビティによりピーク波長が2〜7μmの赤外線を放射する特性を有していてもよい。   In the infrared heater of the present invention, the microcavity forming body may have a characteristic of emitting infrared rays having a peak wavelength of 2 to 7 μm by the microcavity when absorbing energy from the heating element.

本発明の赤外線ヒーターは、前記発熱体からみて前記マイクロキャビティ形成体よりも外側に形成された冷媒流路を備えていてもよい。こうすれば、冷媒流路を流れる冷媒により赤外線ヒーターの表面の温度を下げることができる。表面温度を下げることで、例えば赤外線ヒーターから赤外線を放射する対象物への悪影響を抑制できる。この場合において、前記発熱体からみて前記マイクロキャビティ形成体よりも外側に形成され、互いに離間して設けられた第1透過層及び第2透過層、を備え、前記第1透過層及び前記第2透過層は、両方とも、少なくとも前記ピーク波長の赤外線を透過可能であり、前記冷媒流路は、前記第1透過層と前記第2透過層との間に形成されていてもよい。   The infrared heater of the present invention may include a refrigerant flow path formed outside the microcavity forming body as viewed from the heating element. If it carries out like this, the temperature of the surface of an infrared heater can be lowered | hung with the refrigerant | coolant which flows through a refrigerant | coolant flow path. By lowering the surface temperature, for example, adverse effects on an object emitting infrared rays from an infrared heater can be suppressed. In this case, the first transmissive layer and the second transmissive layer, which are formed on the outer side of the microcavity forming body as viewed from the heating element and are provided apart from each other, are provided. Both of the transmission layers can transmit infrared rays having at least the peak wavelength, and the coolant channel may be formed between the first transmission layer and the second transmission layer.

本発明の赤外線ヒーターは、前記発熱体からみて前記マイクロキャビティ形成体よりも外側に設けられ、前記ピーク波長以外の波長の赤外線の少なくとも一部を吸収可能である部分吸収層を備えていてもよい。こうすれば、赤外線ヒーターから外部に放射される赤外線における、マイクロキャビティ形成体から放射されるピーク波長の赤外線の割合をより高めることができる。なお、前記第1透過層と前記第2透過層を備える態様において、前記第1透過層と前記第2透過層との少なくとも一方が前記部分吸収層であってもよい。   The infrared heater according to the present invention may include a partial absorption layer provided outside the microcavity forming body as viewed from the heating element and capable of absorbing at least part of infrared light having a wavelength other than the peak wavelength. . In this way, the ratio of the infrared rays with the peak wavelength emitted from the microcavity forming body to the infrared rays emitted from the infrared heater to the outside can be further increased. In the aspect including the first transmission layer and the second transmission layer, at least one of the first transmission layer and the second transmission layer may be the partial absorption layer.

本発明の赤外線ヒーターは、前記マイクロキャビティ形成体の前記発熱体側に設けられ、熱伝導率の高い伝導部材を備えていてもよい。こうすれば、マイクロキャビティ形成体の均熱性が向上するため、マイクロキャビティから放射される赤外線の面内分布に偏りが生じにくい。なお「前記マイクロキャビティ形成体の前記発熱体側に設けられ」とは、伝導部材がマイクロキャビティ形成体と直接に接触している場合と、接着層など他の部材を介して間接的に接触している場合とを含む。また、前記伝導部材は、前記マイクロキャビティ形成体よりも熱伝導率が高いものとしてもよい。前記伝導部材は、SiCからなるものとしてもよい。   The infrared heater of the present invention may be provided with a conductive member provided on the heating element side of the microcavity forming body and having a high thermal conductivity. By doing so, the thermal uniformity of the microcavity forming body is improved, so that the in-plane distribution of infrared rays emitted from the microcavity is less likely to be biased. In addition, “provided on the heating element side of the microcavity forming body” means that the conductive member is in direct contact with the microcavity forming body and indirectly in contact with another member such as an adhesive layer. Including the case. The conductive member may have a higher thermal conductivity than the microcavity forming body. The conductive member may be made of SiC.

本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記発熱体と、該発熱体を覆う保護部材と、を有するヒーター本体、を備え、前記マイクロキャビティ形成体は、前記発熱体からみて前記ヒーター本体の外側に設けられていてもよい。この場合において、前記保護部材は管状部材としてもよい。前記保護部材は、前記発熱体に接していてもよいし、離れていてもよい。   The infrared heater of the present invention comprises a heater body having the heating element and a protective member that covers the heating element, and the microcavity forming body is provided outside the heater body as viewed from the heating element. May be. In this case, the protective member may be a tubular member. The protective member may be in contact with the heating element or may be separated.

本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記マイクロキャビティは、横幅及び縦幅が3〜4μmであり、深さが2.5〜4μmとしてもよい。この範囲であれば、マイクロキャビティによりピーク波長が5〜7μmの赤外線を確実に放射することができる。なお、この範囲に限らず、横幅及び縦幅や深さを調整することで、マイクロキャビティによりピーク波長が2〜7μmの赤外線を放射することができる。   In the infrared heater of the present invention, the microcavity may have a horizontal width and a vertical width of 3 to 4 μm and a depth of 2.5 to 4 μm. Within this range, infrared rays having a peak wavelength of 5 to 7 μm can be reliably emitted by the microcavity. In addition, not only within this range, but also by adjusting the horizontal width, vertical width, and depth, infrared light having a peak wavelength of 2 to 7 μm can be emitted from the microcavity.

赤外線ヒーター10の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the infrared heater 10. 図1のA−A断面図。AA sectional drawing of FIG. 変形例の赤外線ヒーター110の断面図。Sectional drawing of the infrared heater 110 of a modification. 変形例の赤外線ヒーター210の断面図。Sectional drawing of the infrared heater 210 of a modification.

次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図1は赤外線ヒーター10の断面図、図2は図1のA−A断面図である。なお、本実施形態において、左右方向、前後方向及び上下方向は、図1に示した通りとする。赤外線ヒーター10は、ヒーター本体11と、伝導部材20と、マイクロキャビティ形成体30と、ケーシング70とを備えている。この赤外線ヒーター10は、下方に配置された図示しない対象物に向けて所定のピーク波長(本実施形態では、ピーク波長5〜7μm)を有する赤外線を放射するものである。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view of the infrared heater 10, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In the present embodiment, the left-right direction, the front-rear direction, and the up-down direction are as shown in FIG. The infrared heater 10 includes a heater body 11, a conductive member 20, a microcavity forming body 30, and a casing 70. This infrared heater 10 radiates infrared rays having a predetermined peak wavelength (in this embodiment, a peak wavelength of 5 to 7 μm) toward an object (not shown) disposed below.

ヒーター本体11は、いわゆる面状ヒーターとして構成されており、線状の部材をジグザグに湾曲させた発熱体12と、発熱体12に接触して発熱体12の周囲を覆う絶縁体である保護部材13とを備えている。発熱体12は、電力を供給されることなどにより加熱されると熱および輻射エネルギーを放出する。発熱体12の材料としては、例えばW,Mo,Ta,Fe−Cr−Al合金及びNi−Cr合金などが挙げられる。保護部材13の材料としては、例えばポリイミドなどの絶縁性の樹脂やセラミックス等が挙げられる。ヒーター本体11は、発熱体12により前後左右方向に沿った平面(上面及び下面)から赤外線等のエネルギーを伝達可能である。ヒーター本体11は、ケーシング70の内部に配置されている。図2に示すように、発熱体12の前後の両端には、ケーシング70の前後の側部を貫通するホルダー16が取り付けられている。このホルダー16を介して、ケーシング70によりヒーター本体11が支持されている。また、発熱体12の前後の両端に接続された電気配線18は、ホルダー16内を貫通して気密に外部に引き出されている。   The heater body 11 is configured as a so-called planar heater, and includes a heating element 12 in which a linear member is bent in a zigzag manner, and a protective member that is an insulator that contacts the heating element 12 and covers the periphery of the heating element 12. 13. The heating element 12 releases heat and radiant energy when heated by being supplied with electric power. Examples of the material of the heating element 12 include W, Mo, Ta, Fe—Cr—Al alloy, Ni—Cr alloy, and the like. Examples of the material of the protection member 13 include insulating resins such as polyimide, ceramics, and the like. The heater body 11 can transmit energy such as infrared rays from a plane (upper surface and lower surface) along the front-rear and left-right directions by the heating element 12. The heater body 11 is disposed inside the casing 70. As shown in FIG. 2, holders 16 penetrating the front and rear sides of the casing 70 are attached to both front and rear ends of the heating element 12. The heater body 11 is supported by the casing 70 via the holder 16. In addition, the electrical wiring 18 connected to both front and rear ends of the heating element 12 penetrates through the holder 16 and is drawn out to the outside in an airtight manner.

伝導部材20は、熱伝導率の高い材料で構成された平板状の部材であり、ヒーター本体11の下面及びマイクロキャビティ形成体30の上面に接着されている。伝導部材20とヒーター本体11やマイクロキャビティ形成体30との接着方法は、接着剤によるものでもよいし、または外部材による挟み込み等の機械的圧力によるものでもよい。伝導部材20は、マイクロキャビティ形成体30(特に、本体層32と凸部形成層34との少なくとも一方)よりも熱伝導率の高い材料から形成されていることが好ましい。本実施形態では、伝導部材20は、SiCからなるセラミックスで形成されているものとした。伝導部材20は、本実施形態では、マイクロキャビティ形成体30の上面全面を覆うように形成されているものとした。   The conductive member 20 is a flat plate member made of a material having high thermal conductivity, and is bonded to the lower surface of the heater body 11 and the upper surface of the microcavity forming body 30. The bonding method between the conductive member 20 and the heater body 11 or the microcavity forming body 30 may be an adhesive, or may be a mechanical pressure such as sandwiching by an external member. The conductive member 20 is preferably formed of a material having a higher thermal conductivity than the microcavity forming body 30 (in particular, at least one of the main body layer 32 and the convex portion forming layer 34). In the present embodiment, the conductive member 20 is formed of ceramics made of SiC. In this embodiment, the conductive member 20 is formed so as to cover the entire upper surface of the microcavity forming body 30.

マイクロキャビティ形成体30は、発熱体12とは反対側の面である下面に複数のマイクロキャビティ40が形成された平板状の部材である。マイクロキャビティ形成体30は、平板状の本体層32と、本体層32の下面に形成されて下向きの凸部を形成する凸部形成層34と、凸部形成層34の表面及びマイクロキャビティ形成体30の表面を覆う導電層36と、を備えている。マイクロキャビティ形成体30は、ケーシング70の下方の開口を塞ぐように配置されており、ヒーター本体11の真下及びその周辺(前後左右方向)の領域を覆うように位置している。本体層32は、本実施形態では、ガラス基板からなるものとした。凸部形成層34は、下から見たときに(図1下段の拡大図も参照)、本体層32の下面の一部を残すように(覆わないように)格子状に形成されている。凸部形成層34は、例えば樹脂や無機材料などにより形成されている。導電層36は、マイクロキャビティ形成体30の下面全体を覆っている。より具体的には、導電層36は、凸部形成層34の下面及び側面(前後左右の面)と、本体層32の下面(凸部形成層34が形成されていない部分)と、を覆っている。導電層36は導電体からなるものであり、材料としては、例えば金,ニッケルなどの金属や導電性樹脂などが挙げられる。また、導電層36は、赤外線域の放射率の低い材料で形成することが好ましい。   The microcavity forming body 30 is a plate-like member in which a plurality of microcavities 40 are formed on the lower surface that is the surface opposite to the heating element 12. The microcavity forming body 30 includes a flat plate-like main body layer 32, a convex portion forming layer 34 formed on the lower surface of the main body layer 32 to form a downward convex portion, the surface of the convex portion forming layer 34, and the microcavity forming body. And a conductive layer 36 covering the surface of 30. The microcavity forming body 30 is arranged so as to close the opening below the casing 70, and is positioned so as to cover the area directly below the heater body 11 and its periphery (front-rear and left-right directions). In the present embodiment, the main body layer 32 is made of a glass substrate. The protrusion forming layer 34 is formed in a lattice shape so as to leave a part of the lower surface of the main body layer 32 (so as not to cover it) when viewed from below (see also the enlarged view in the lower part of FIG. 1). The convex forming layer 34 is formed of, for example, a resin or an inorganic material. The conductive layer 36 covers the entire lower surface of the microcavity forming body 30. More specifically, the conductive layer 36 covers the lower surface and side surfaces (front and rear, left and right surfaces) of the convex portion forming layer 34 and the lower surface (portion where the convex portion forming layer 34 is not formed) of the main body layer 32. ing. The conductive layer 36 is made of a conductor, and examples of the material include metals such as gold and nickel, and conductive resins. The conductive layer 36 is preferably formed of a material having a low emissivity in the infrared region.

マイクロキャビティ40は、この導電層36の側面42(導電層36のうち凸部形成層34の側面を覆う部分)と、底面44(導電層36のうち本体層32の下面を覆う部分)とで囲まれた略直方体の空間である。マイクロキャビティ40は、下方に開口した空間として形成されている。マイクロキャビティ40は、図1下段の拡大図に示すように、前後左右に並べて配置されている。各マイクロキャビティ40の側面42の幅は、狭いほうが、マイクロキャビティ形成体40からの輻射に非プランク分布性が増す。このマイクロキャビティ40により、マイクロキャビティ形成体30は発熱体12からのエネルギー(例えば赤外線のエネルギー)を吸収すると、特定の波長域の赤外線の放射率を増加して、下方に放射する。この特定の波長域が、上述した所定のピーク波長(本実施形態では5〜7μm)及びその周辺を含む波長域となるように、マイクロキャビティ40の大きさが設計されている。具体的には、マイクロキャビティ40を下方から平面視したときの形状が正方形の場合、その1辺(横幅及び縦幅)を3〜4μm、深さを2.5〜4μmとしてもよい。例えば、マイクロキャビティ40の1辺を3μm、深さを2.5μmとすると、マイクロキャビティ40により波長5.1μmの放射率が増加される。マイクロキャビティ40の1辺を3μm、深さを4μmとすると、マイクロキャビティ40により波長5.6μmの放射率が増加される。マイクロキャビティ40の1辺を3.5μm、深さを3μmとすると、マイクロキャビティ40により波長6.0μmの放射率が増加される。このように、マイクロキャビティ形成体30は、マイクロキャビティ40が形成されていることで、マイクロキャビティ形成体30の温度に関わらず、所定の波長の放射率を増加してその波長にピークを有する赤外線を放射する特性を有している。すなわち、マイクロキャビティ形成体30は、マイクロキャビティ40により非プランク分布のピーク波長を有する赤外線を放射する特性を有している。   The microcavity 40 includes a side surface 42 of the conductive layer 36 (a portion of the conductive layer 36 that covers the side surface of the projection forming layer 34) and a bottom surface 44 (a portion of the conductive layer 36 that covers the lower surface of the main body layer 32). It is an enclosed rectangular parallelepiped space. The microcavity 40 is formed as a space opened downward. As shown in the enlarged view in the lower part of FIG. As the width of the side surface 42 of each microcavity 40 is narrower, the non-Planck distribution increases in the radiation from the microcavity forming body 40. When the microcavity forming body 30 absorbs energy (for example, infrared energy) from the heating element 12 by the microcavity 40, the microcavity forming body 30 increases the emissivity of infrared rays in a specific wavelength region and radiates downward. The size of the microcavity 40 is designed so that this specific wavelength region is a wavelength region including the above-described predetermined peak wavelength (5 to 7 μm in the present embodiment) and its periphery. Specifically, when the shape of the microcavity 40 when viewed from below is a square, one side (horizontal width and vertical width) may be 3 to 4 μm and the depth may be 2.5 to 4 μm. For example, if one side of the microcavity 40 is 3 μm and the depth is 2.5 μm, the microcavity 40 increases the emissivity at a wavelength of 5.1 μm. If one side of the microcavity 40 is 3 μm and the depth is 4 μm, the microcavity 40 increases the emissivity at a wavelength of 5.6 μm. If one side of the microcavity 40 is 3.5 μm and the depth is 3 μm, the microcavity 40 increases the emissivity at a wavelength of 6.0 μm. As described above, the microcavity forming body 30 is formed with the microcavity 40, so that, regardless of the temperature of the microcavity forming body 30, the emissivity of a predetermined wavelength is increased and an infrared ray having a peak at the wavelength. It has a characteristic to radiate. That is, the microcavity forming body 30 has a characteristic of emitting infrared light having a peak wavelength of non-Planck distribution by the microcavity 40.

なお、このようなマイクロキャビティ形成体30は、例えば以下のように形成することができる。まず、本体層32の下面となる部分に周知のナノインプリントにより凸部形成層34を形成する。形成するための材料は、最終形態としてセラミックス、ガラス、耐熱樹脂などになる材料が使用できる。そして、凸部形成層34の表面(下面及び側面)及び本体層32の下面を覆うように、例えば金をスパッタリング、ニッケルをメッキ等の表面処理により必要な面に導電性を付与し導電層36を形成する。なお、マイクロキャビティ40を形成するための材料(本体層32及び凸部形成層34)自体が導電性を有する場合は、前記表面処理(導電層36の形成)は省略することができる。導電層36の形成を省略する場合、本体層32及び凸部形成層34は赤外線域の放射率の低い材料で形成することが好ましい。   Such a microcavity forming body 30 can be formed as follows, for example. First, the convex part formation layer 34 is formed in the part used as the lower surface of the main body layer 32 by known nanoimprint. As a material for forming, a material that becomes ceramic, glass, heat-resistant resin, or the like as a final form can be used. The conductive layer 36 is provided with conductivity on a necessary surface by surface treatment such as sputtering of gold and plating of nickel so as to cover the surface (lower surface and side surfaces) of the convex portion forming layer 34 and the lower surface of the main body layer 32. Form. In addition, when the material (the main body layer 32 and the convex part formation layer 34) for forming the microcavity 40 itself has conductivity, the surface treatment (formation of the conductive layer 36) can be omitted. When the formation of the conductive layer 36 is omitted, the main body layer 32 and the convex portion forming layer 34 are preferably formed of a material having a low emissivity in the infrared region.

ケーシング70は、図1,2に示すように、内部に空間を有し且つ底面が開放された略直方体の形状をしている。このケーシング70内部の空間に、ヒーター本体11,伝導部材20,マイクロキャビティ形成体30が配置されている。ケーシング70の下部には支持部材71が設けられており、この支持部材71がマイクロキャビティ形成体30の下面(導電層36の下面)の前後両端を支持している。ケーシング70は、発熱体12から放出される赤外線を反射するように金属(例えばSUSやアルミニウム)で形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the casing 70 has a substantially rectangular parallelepiped shape having a space inside and having a bottom surface opened. In the space inside the casing 70, the heater main body 11, the conductive member 20, and the microcavity forming body 30 are arranged. A support member 71 is provided at the lower portion of the casing 70, and the support member 71 supports both front and rear ends of the lower surface of the microcavity forming body 30 (the lower surface of the conductive layer 36). The casing 70 is made of metal (for example, SUS or aluminum) so as to reflect infrared rays emitted from the heating element 12.

こうした赤外線ヒーター10の使用例を以下に説明する。まず、図示しない電源を発熱体12の両端の電気配線18に接続し、発熱体12の温度が予め設定された温度(特に限定するものではないが、ここでは700℃とする)になるように発熱体12に電力を供給する。この電力については、マイクロキャビティ形成体30の温度が予め設定された温度になるように供給されてもよい。700℃に達した発熱体12からは、伝導・対流・輻射の伝熱3形態によって周囲にエネルギーが伝達される。本実施形態においては、発熱体12の周囲が保護部材13でモールドされているため、該輻射は保護部材13の表面からの放射に変換される(この場合の輻射は概ね灰色体としての特性を持ち、そのピーク波長はプランク分布のそれに一致すると考えられる)。また、保護部材13とマイクロキャビティ形成体30とは伝導部材20を介して密着しているため、発熱体12からマイクロキャビティ形成体30へは、エネルギーは主として伝導の形で伝達される。この結果、マイクロキャビティ形成体30が加熱されることにより、所定温度に上昇し、二次放射体となって、赤外線を放射するようになる。このとき、マイクロキャビティ形成体30には複数のマイクロキャビティ40が形成されているため、マイクロキャビティ形成体30から下方へ放射される赤外線は所定の波長(本実施形態ではピーク波長5〜7μm)の放射率が増加されたものとなる。その結果、マイクロキャビティ形成体30から下方へは、非プランク分布のピーク波長(マイクロキャビティ形成体30の温度に関わらず定まるピーク波長であり、本実施形態ではピーク波長5〜7μm)を有する赤外線が放射される。これにより、赤外線ヒーター10の下方に配置された対象物に対して、波長が5〜7μmの赤外線を選択的に放射することができる。例えばポリイミド樹脂はピーク波長が5〜6μmの赤外線によって良好にアニールされる。そのため、ポリイミド樹脂を対象物として、この対象物に赤外線ヒーター10から赤外線を放射することで、効率よくアニールを行うことができる。またケトン系の溶剤等はこの波長域に吸収帯を持っているため、こうした溶剤の乾燥にも有効である。なお、本実施形態では、マイクロキャビティ形成体30は上述したようにケーシング70の下方の開口を塞ぐように配置されており、ヒーター本体11の真下の領域を覆っている。そのため、発熱体12(本実施形態では保護部材13)から赤外線ヒーター10の外部に直接には赤外線が放射されにくい。したがって、保護部材13からのプランク分布のピーク波長を有する赤外線が直接対象物に到達しにくいため、赤外線ヒーター10から対象物への赤外線のうち波長が5〜7μmの赤外線の割合が高くなりやすい。また、導電層36を赤外線の放射率の低い材料で形成することで、導電層36自身の非キャビティ部分(たとえば図1において側面42の下方に面した部分、すなわち凸部形成層34の下面を覆う部分)から放射されるプランク分布のピーク波長を有する赤外線の放射強度が低くなる。そのため、赤外線ヒーター10から対象物への赤外線のうち、マイクロキャビティ40で放射率が増幅された波長領域の赤外線の割合がより高くなる。   An example of using such an infrared heater 10 will be described below. First, a power source (not shown) is connected to the electrical wirings 18 at both ends of the heating element 12 so that the temperature of the heating element 12 becomes a preset temperature (which is not limited to 700 ° C. here). Electric power is supplied to the heating element 12. About this electric power, you may supply so that the temperature of the microcavity formation body 30 may become preset temperature. From the heating element 12 that has reached 700 ° C., energy is transmitted to the surroundings by the heat transfer 3 form of conduction, convection, and radiation. In the present embodiment, since the periphery of the heating element 12 is molded with the protection member 13, the radiation is converted into radiation from the surface of the protection member 13 (in this case, the radiation has a characteristic as a gray body in general). And its peak wavelength is considered to match that of the Planck distribution). Further, since the protective member 13 and the microcavity forming body 30 are in close contact with each other via the conductive member 20, energy is transmitted from the heating element 12 to the microcavity forming body 30 mainly in a conductive form. As a result, when the microcavity forming body 30 is heated, the microcavity forming body 30 rises to a predetermined temperature, becomes a secondary radiator, and emits infrared rays. At this time, since a plurality of microcavities 40 are formed in the microcavity forming body 30, infrared rays radiated downward from the microcavity forming body 30 have a predetermined wavelength (peak wavelength of 5 to 7 μm in this embodiment). The emissivity is increased. As a result, infrared rays having a non-Planck distribution peak wavelength (a peak wavelength determined regardless of the temperature of the microcavity forming body 30, in this embodiment, a peak wavelength of 5 to 7 μm) downward from the microcavity forming body 30. Radiated. Thereby, with respect to the target object arrange | positioned under the infrared heater 10, the infrared rays whose wavelength is 5-7 micrometers can be selectively radiated | emitted. For example, polyimide resin is satisfactorily annealed by infrared rays having a peak wavelength of 5 to 6 μm. Therefore, annealing can be efficiently performed by using a polyimide resin as an object and radiating infrared light from the infrared heater 10 to the object. In addition, ketone-based solvents and the like have an absorption band in this wavelength range, and thus are effective for drying such solvents. In the present embodiment, the microcavity forming body 30 is disposed so as to close the opening below the casing 70 as described above, and covers the region directly below the heater body 11. Therefore, infrared rays are not easily emitted directly from the heating element 12 (the protective member 13 in the present embodiment) to the outside of the infrared heater 10. Therefore, since the infrared rays having the peak wavelength of the Planck distribution from the protective member 13 do not easily reach the object, the ratio of the infrared rays having a wavelength of 5 to 7 μm among the infrared rays from the infrared heater 10 to the object tends to increase. Further, by forming the conductive layer 36 with a material having a low infrared emissivity, the non-cavity portion of the conductive layer 36 itself (for example, the portion facing the lower side of the side surface 42 in FIG. 1, that is, the lower surface of the convex portion forming layer 34). The infrared radiation intensity having the peak wavelength of the Planck distribution radiated from the covering portion) is lowered. Therefore, the ratio of the infrared rays in the wavelength region in which the emissivity is amplified by the microcavity 40 among the infrared rays from the infrared heater 10 to the target becomes higher.

以上説明した本実施形態の赤外線ヒーター10によれば、発熱体12からのエネルギーを吸収すると、マイクロキャビティ形成体30が二次放射体となって赤外線を放射するため、赤外線ヒーター10から放射される赤外線の面内分布は、発熱体12の形状に依存せず、マイクロキャビティ形成体30の形状によって調整することができる。例えば、赤外線ヒーター10を面状ヒーターとしたい場合には、発熱体12は必ずしも面状である必要がなく、マイクロキャビティ形成体30を本実施形態のように面状(平板状)に形成すればよい。また、発熱体12は線状の部材をジグザグに湾曲させたものであるが、このような形状では発熱体12が平板状である場合と比べて照射範囲の赤外線の面内分布にムラが生じるなどの影響が出る場合がある。しかし、本実施形態では、赤外線ヒーター10の下方の対象物には主にマイクロキャビティ形成体30からの赤外線が放射されるため、発熱体12の形状が、赤外線ヒーター10から放射される赤外線の面内分布に影響しにくい。以上により、発熱体12の形状による影響をより低減しつつマイクロキャビティ40からの赤外線を放射することができる。   According to the infrared heater 10 of the present embodiment described above, when the energy from the heating element 12 is absorbed, the microcavity forming body 30 becomes a secondary radiator and radiates infrared rays. The in-plane distribution of infrared rays can be adjusted by the shape of the microcavity forming body 30 without depending on the shape of the heating element 12. For example, when the infrared heater 10 is to be a planar heater, the heating element 12 does not necessarily have a planar shape, and if the microcavity forming body 30 is formed in a planar shape (flat plate shape) as in this embodiment. Good. In addition, the heating element 12 is formed by bending a linear member in a zigzag manner, but in such a shape, the in-plane distribution of infrared rays in the irradiation range is uneven compared to the case where the heating element 12 is flat. It may be affected by such as. However, in this embodiment, since the infrared rays from the microcavity forming body 30 are mainly emitted to the object below the infrared heater 10, the shape of the heating element 12 is the infrared ray emitted from the infrared heater 10. Insensitive to internal distribution. As described above, infrared rays from the microcavity 40 can be emitted while further reducing the influence of the shape of the heating element 12.

また、マイクロキャビティ形成体30は、発熱体12からのエネルギーを吸収するとマイクロキャビティ40によりピーク波長が5〜7μmの赤外線を放射する特性を有している。   Further, the microcavity forming body 30 has a characteristic of emitting infrared rays having a peak wavelength of 5 to 7 μm by the microcavity 40 when absorbing energy from the heating element 12.

さらに、赤外線ヒーター10は、マイクロキャビティ形成体30の発熱体12側に設けられ、熱伝導率の高い伝導部材30を備えている。そのため、マイクロキャビティ形成体30の均熱性が向上するため、マイクロキャビティ40から放射される赤外線の面内分布に偏りが生じにくい。   Furthermore, the infrared heater 10 is provided on the heat generating body 12 side of the microcavity forming body 30 and includes a conductive member 30 having a high thermal conductivity. For this reason, since the thermal uniformity of the microcavity forming body 30 is improved, the in-plane distribution of infrared rays emitted from the microcavity 40 is less likely to be biased.

さらにまた、赤外線ヒーター10は、発熱体12と、発熱体12を覆う保護部材13と、を有するヒーター本体11、を備え、マイクロキャビティ形成体30は、発熱体12からみてヒーター本体11の外側に設けられている。また、保護部材13は、発熱体12に接している。   Furthermore, the infrared heater 10 includes a heater body 11 having a heating element 12 and a protective member 13 that covers the heating element 12, and the microcavity forming body 30 is located outside the heater body 11 when viewed from the heating element 12. Is provided. The protection member 13 is in contact with the heating element 12.

そしてまた、マイクロキャビティ40は、横幅及び縦幅が3〜4μmであり、深さが2.5〜4μmである。この範囲であれば、マイクロキャビティによりピーク波長が5〜7μmの赤外線を確実に放射することができる。   The microcavity 40 has a lateral width and a longitudinal width of 3 to 4 μm and a depth of 2.5 to 4 μm. Within this range, infrared rays having a peak wavelength of 5 to 7 μm can be reliably emitted by the microcavity.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、マイクロキャビティ形成体30の下面が赤外線ヒーター10の外表面を構成しているが、これに限られない。例えば、赤外線ヒーター10が、発熱体12からみてマイクロキャビティ形成体30よりも外側に形成され、互いに離間して設けられた第1透過層及び第2透過層を備えていてもよい。図3は、変形例の赤外線ヒーター110の断面図である。なお、図3は、図2と同じ断面を示している。この赤外線ヒーター110は、マイクロキャビティ形成体30の下方にマイクロキャビティ形成体30から離間して配置された第1透過層50と、第1透過層50の下方に離間して配置された第2透過層52と、を備えている。第1透過層50及び第2透過層52は、少なくとも、マイクロキャビティ形成体30が放射する非プランク分布のピーク波長(赤外線ヒーター110ではピーク波長5〜7μm)の赤外線を透過可能な材料で形成されている。このような第1透過層50及び第2透過層52の材料としては、例えばシリコンやゲルマニウム等が挙げられる。第1透過層50の前後の両端は、ケーシング70に設けられた支持部材72により支持されている。同様に、第2透過層52の前後の両端は、ケーシング70に設けられた支持部材73により支持されている。また、第1透過層50と、第2透過層52と、ケーシング70とで囲まれた空間として冷媒流路75が形成されている。ケーシング70の前後には、ケーシング70を貫通する流体出入口74が形成されている。この流体出入口74の一方から冷媒流路75へ冷媒が流入し、冷媒流路75から流体出入口74の他方へ冷媒が流出するようになっている。この赤外線ヒーター110では、冷媒流路75を流れる冷媒により赤外線ヒーターの表面(下表面)である第2透過層52の温度を下げることができる(例えば300℃以下、200℃以下など)。表面温度を下げることで、例えば赤外線ヒーター110から赤外線を放射する対象物への悪影響を抑制できる。また、第1透過層50と第2透過層52とが冷却されることで、これらが二次放射体となって不要な波長(マイクロキャビティ形成体30が放射する非プランク分布のピーク波長以外の波長)の赤外線が放射されることをより抑制できる。冷媒としては、例えば空気や不活性ガスなどの気体が挙げられる。   For example, in the above-described embodiment, the lower surface of the microcavity forming body 30 constitutes the outer surface of the infrared heater 10, but is not limited thereto. For example, the infrared heater 10 may include a first transmission layer and a second transmission layer that are formed on the outer side of the microcavity forming body 30 when viewed from the heating element 12 and are provided apart from each other. FIG. 3 is a cross-sectional view of a modified infrared heater 110. FIG. 3 shows the same cross section as FIG. The infrared heater 110 includes a first transmission layer 50 disposed below the microcavity formation body 30 and spaced from the microcavity formation body 30, and a second transmission layer disposed below the first transmission layer 50 and spaced apart from the first transmission layer 50. And a layer 52. The first transmissive layer 50 and the second transmissive layer 52 are formed of a material that can transmit at least infrared light having a non-plank distribution peak wavelength (peak wavelength 5 to 7 μm in the infrared heater 110) emitted from the microcavity forming body 30. ing. Examples of the material of the first transmission layer 50 and the second transmission layer 52 include silicon and germanium. Both front and rear ends of the first transmission layer 50 are supported by support members 72 provided on the casing 70. Similarly, both front and rear ends of the second transmission layer 52 are supported by support members 73 provided on the casing 70. In addition, a refrigerant flow path 75 is formed as a space surrounded by the first permeable layer 50, the second permeable layer 52, and the casing 70. A fluid inlet / outlet port 74 penetrating the casing 70 is formed before and after the casing 70. The refrigerant flows into the refrigerant flow path 75 from one side of the fluid inlet / outlet 74, and the refrigerant flows out from the refrigerant flow path 75 to the other side of the fluid inlet / outlet 74. In the infrared heater 110, the temperature of the second transmission layer 52, which is the surface (lower surface) of the infrared heater, can be lowered by the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 75 (for example, 300 ° C. or lower, 200 ° C. or lower). By lowering the surface temperature, for example, adverse effects on an object emitting infrared rays from the infrared heater 110 can be suppressed. In addition, by cooling the first transmission layer 50 and the second transmission layer 52, they become secondary radiators and unnecessary wavelengths (other than the peak wavelength of the non-Planck distribution emitted by the microcavity forming body 30). (Wavelength) of infrared radiation can be further suppressed. Examples of the refrigerant include gases such as air and inert gas.

なお、冷媒流路は、図3に示したように第1透過層50及び第2透過層52との間に形成されるものに限らず、発熱体12からみてマイクロキャビティ形成体30よりも外側に形成されていればよい。例えば、第2透過層52を備えないものとし、第1透過層50とマイクロキャビティ形成体30との間の空間を冷媒流路としてもよい。   The refrigerant flow path is not limited to the one formed between the first permeable layer 50 and the second permeable layer 52 as shown in FIG. 3, but is located outside the microcavity forming body 30 when viewed from the heating element 12. What is necessary is just to be formed. For example, the second transmission layer 52 may not be provided, and the space between the first transmission layer 50 and the microcavity forming body 30 may be used as the refrigerant flow path.

また、図3に示した赤外線ヒーター110の第1透過層50及び第2透過層52の少なくとも一方が、マイクロキャビティ形成体30が放射する非プランク分布のピーク波長以外の波長の赤外線の少なくとも一部を吸収可能な部分吸収層であってもよい。こうすれば、赤外線ヒーター110から外部に放射される赤外線における、マイクロキャビティ形成体30から放射される非プランク分布のピーク波長の赤外線の割合をより高めることができる。なお、第1透過層50及び第2透過層52の一方が、マイクロキャビティ形成体30から放射される非プランク分布のピーク波長未満の赤外線を吸収可能であり、他方が、マイクロキャビティ形成体30から放射される非プランク分布のピーク波長超過の赤外線を吸収可能であってもよい。例えば、第1透過層50及び第2透過層52の一方が、波長5μm未満の赤外線を吸収する材料で形成され、他方が波長7μm超過の赤外線を吸収する材料で形成されていてもよい。また、赤外線ヒーター10が部分吸収層を備えていてもよいし、赤外線ヒーター110において第1透過層50及び第2透過層52とは別に部分吸収層を備えていてもよい。   In addition, at least one of the first transmission layer 50 and the second transmission layer 52 of the infrared heater 110 illustrated in FIG. 3 is at least a part of infrared light having a wavelength other than the peak wavelength of the non-Planck distribution emitted by the microcavity forming body 30. It may be a partial absorption layer that can absorb water. By so doing, it is possible to further increase the ratio of the infrared light having the peak wavelength of the non-Planck distribution radiated from the microcavity forming body 30 in the infrared radiation radiated from the infrared heater 110 to the outside. Note that one of the first transmission layer 50 and the second transmission layer 52 can absorb infrared rays having a peak wavelength less than the non-Planck distribution emitted from the microcavity formation body 30, and the other is from the microcavity formation body 30. It may be possible to absorb infrared rays exceeding the peak wavelength of the non-Planck distribution emitted. For example, one of the first transmission layer 50 and the second transmission layer 52 may be formed of a material that absorbs infrared rays having a wavelength of less than 5 μm, and the other may be formed of a material that absorbs infrared rays having a wavelength of more than 7 μm. The infrared heater 10 may include a partial absorption layer, and the infrared heater 110 may include a partial absorption layer separately from the first transmission layer 50 and the second transmission layer 52.

上述した実施形態では、伝導部材20が接着層を介してヒーター本体11の下面及びマイクロキャビティ形成体30の上面に接着されているものとしたが、これに限られない。伝導部材20は、マイクロキャビティ形成体30の発熱体12側に設けられていればよい。例えば、伝導部材20とマイクロキャビティ形成体30とが接着層などの他の部材を介さずに直接に接触していてもよい。また、発熱体12と伝導部材20とが離間していてもよい。また、赤外線ヒーター10において、伝導部材20を備えないものとしてもよい。   In the above-described embodiment, the conductive member 20 is bonded to the lower surface of the heater body 11 and the upper surface of the microcavity forming body 30 via the adhesive layer, but is not limited thereto. The conductive member 20 only needs to be provided on the heating element 12 side of the microcavity forming body 30. For example, the conductive member 20 and the microcavity forming body 30 may be in direct contact with no other member such as an adhesive layer. Further, the heating element 12 and the conductive member 20 may be separated from each other. Further, the infrared heater 10 may not include the conductive member 20.

上述した実施形態では、保護部材13は発熱体12に接触して発熱体12の周囲を覆っているものとしたが、これに限られない。例えば、ヒーター本体11が、発熱体12と、発熱体12から離間して発熱体12の周囲を囲む管状(例えば円筒状)の保護部材とを備えていてもよい。また、ヒーター本体11が保護部材を備えないものとしてもよい。   In the above-described embodiment, the protection member 13 is in contact with the heating element 12 and covers the periphery of the heating element 12, but is not limited thereto. For example, the heater body 11 may include a heating element 12 and a tubular (for example, cylindrical) protective member that is spaced apart from the heating element 12 and surrounds the periphery of the heating element 12. Further, the heater body 11 may not include a protective member.

上述した実施形態では、ヒーター本体11はいわゆる面状ヒーターとし、発熱体12は線状の部材をジグザグに湾曲させたものとしたが、これに限られない。例えば、発熱体12は湾曲しない直線状(例えば、棒状)の部材であってもよい。また、赤外線ヒーター10が、複数のヒーター本体11を備えていてもよい。この場合、複数のヒーター本体11の下方に、複数のヒーター本体11の少なくとも真下を覆うようにマイクロキャビティ形成体30を1つ配置してもよい。すなわち、複数のヒーター本体11に対して、マイクロキャビティ形成体30を共通化してもよい。   In the embodiment described above, the heater main body 11 is a so-called planar heater, and the heating element 12 is a linear member curved in a zigzag, but is not limited thereto. For example, the heating element 12 may be a linear (eg, rod-shaped) member that does not curve. Further, the infrared heater 10 may include a plurality of heater bodies 11. In this case, one microcavity forming body 30 may be arranged below the plurality of heater bodies 11 so as to cover at least directly below the plurality of heater bodies 11. That is, the microcavity forming body 30 may be shared by the plurality of heater bodies 11.

上述した実施形態では、マイクロキャビティ形成体30が本体層32と凸部形成層34とを備えるものとしたが、これに限られない。例えば、マイクロキャビティ形成体30が凸部形成層34を備えないものとし、本体層32にエッチングなどにより有底の穴や溝を形成してもよい。この場合、本体層32に形成した穴や溝の側面や底面を導電層36で覆うことで、マイクロキャビティ40を形成すればよい。   In the above-described embodiment, the microcavity forming body 30 includes the main body layer 32 and the convex portion forming layer 34, but is not limited thereto. For example, the microcavity forming body 30 may not include the convex portion forming layer 34, and a bottomed hole or groove may be formed in the main body layer 32 by etching or the like. In this case, the microcavity 40 may be formed by covering the side and bottom surfaces of the holes and grooves formed in the main body layer 32 with the conductive layer 36.

上述した実施形態では、マイクロキャビティ40は、底面44と側面42とで囲まれた略直方体の空間であり、このマイクロキャビティ40が前後左右に複数並べて形成されているものとしたが、これに限られない。発熱体12からのエネルギーを吸収すると非プランク輻射のピーク波長を有する赤外線を放射できるようなマイクロキャビティが形成されていればよい。例えば、図4に示すようにマイクロキャビティを形成してもよい。図4に示す変形例の赤外線ヒーター210は、マイクロキャビティ形成体30の代わりにマイクロキャビティ形成体230を備えている点以外は、赤外線ヒーター10と同様の構成をしている。マイクロキャビティ形成体230は、本体層32の下面に凸部形成層234と導電層236とを備えている。マイクロキャビティ形成体230の下面は、赤外線ヒーター10のマイクロキャビティ形成体30の下面とは凹凸が逆転した状態になっている。すなわち、凸部形成層234は、本体層32の下面から下方に突出する複数の直方体を前後左右に並べた形状をしており、本体層32の下面のうち格子状の領域を残すように(覆わないように)形成されている。そして、導電層236は、凸部形成層234の下面及び側面(前後左右の面)と、本体層32の下面(凸部形成層234が形成されていない格子状の領域)と、を覆っている。これにより、マイクロキャビティ形成体30の下面には、前後左右に交差する複数の溝が格子状に形成されている。そして、導電層236の側面242(導電層236のうち凸部形成層234の側面を覆う部分)と、底面244(導電層236のうち本体層32の下面を覆う部分)とで囲まれた空間として、マイクロキャビティ240が形成されている。このような形状のマイクロキャビティ240が形成されたマイクロキャビティ形成体230も、上述した実施形態と同様に、発熱体12からのエネルギーを吸収すると非プランク輻射のピーク波長を有する赤外線を放射する特性を有する。なお、マイクロキャビティ240では、前後又は左右に向かい合う側面242間の距離と、マイクロキャビティ240の深さと、を調整することで、非プランク輻射のピーク波長を調整することができる。   In the embodiment described above, the microcavity 40 is a substantially rectangular parallelepiped space surrounded by the bottom surface 44 and the side surface 42, and a plurality of the microcavities 40 are formed side by side in the front, rear, left, and right. I can't. It is only necessary to form a microcavity capable of emitting infrared rays having a peak wavelength of non-Planck radiation when absorbing energy from the heating element 12. For example, a microcavity may be formed as shown in FIG. The infrared heater 210 of the modification shown in FIG. 4 has the same configuration as the infrared heater 10 except that a microcavity forming body 230 is provided instead of the microcavity forming body 30. The microcavity forming body 230 includes a convex portion forming layer 234 and a conductive layer 236 on the lower surface of the main body layer 32. The bottom surface of the microcavity forming body 230 is in a state in which the unevenness is reversed from the bottom surface of the microcavity forming body 30 of the infrared heater 10. That is, the convex portion forming layer 234 has a shape in which a plurality of rectangular parallelepipeds projecting downward from the lower surface of the main body layer 32 are arranged in the front, rear, left, and right, so that a lattice-shaped region remains on the lower surface of the main body layer 32 ( It is formed so as not to cover. The conductive layer 236 covers the lower surface and side surfaces (front and rear, left and right surfaces) of the convex portion forming layer 234 and the lower surface (grid-like region where the convex portion forming layer 234 is not formed) of the main body layer 32. Yes. As a result, a plurality of grooves intersecting the front, rear, left and right are formed in a lattice shape on the lower surface of the microcavity forming body 30. A space surrounded by the side surface 242 of the conductive layer 236 (the portion of the conductive layer 236 that covers the side surface of the convex portion forming layer 234) and the bottom surface 244 (the portion of the conductive layer 236 that covers the lower surface of the main body layer 32). As shown, a microcavity 240 is formed. Similarly to the embodiment described above, the microcavity forming body 230 in which the microcavity 240 having such a shape is formed also has a characteristic of emitting infrared rays having a peak wavelength of non-Planck radiation when absorbing energy from the heating element 12. Have. In the microcavity 240, the peak wavelength of non-plank radiation can be adjusted by adjusting the distance between the side surfaces 242 facing front and rear or left and right and the depth of the microcavity 240.

上述した実施形態では、導電層36は、凸部形成層34の下面及び側面と、本体層32の下面と、を覆っているものとしたが、少なくともマイクロキャビティ40の表面を覆っていればよい。すなわち、導電層36は、少なくとも凸部形成層34の側面と本体層32の下面とを覆っていればよく、凸部形成層34の下面は覆っていなくてもよい。図4のマイクロキャビティ240においても、導電層236は凸部形成層234の下面を覆っていなくてもよい。   In the above-described embodiment, the conductive layer 36 covers the lower surface and side surfaces of the convex portion forming layer 34 and the lower surface of the main body layer 32. However, the conductive layer 36 only needs to cover at least the surface of the microcavity 40. . That is, the conductive layer 36 only needs to cover at least the side surface of the convex portion forming layer 34 and the lower surface of the main body layer 32, and the lower surface of the convex portion forming layer 34 may not be covered. Also in the microcavity 240 of FIG. 4, the conductive layer 236 may not cover the lower surface of the convex portion forming layer 234.

上述した実施形態では、ケーシング70の形状を略直方体の形状としたが、特にこれに限定されるものではなく、どのような形状でもよい。例えば、断面半円の筒状、断面が半楕円の筒状、断面n角形の筒状(nは3以上の整数)などでもよい。   In the embodiment described above, the shape of the casing 70 is a substantially rectangular parallelepiped shape. However, the shape is not particularly limited to this, and may be any shape. For example, a cylindrical shape with a semicircular cross section, a cylindrical shape with a semi-elliptical cross section, and a cylindrical shape with an n-shaped cross section (n is an integer of 3 or more) may be used.

上述した実施形態では、発熱体12の設定温度を700℃としたが、発熱体12から赤外線が放出されるのであれば何℃でもよい。例えば、設定温度を300℃としてもよいし、500℃としてもよい。   In the embodiment described above, the set temperature of the heating element 12 is 700 ° C., but any temperature may be used as long as infrared rays are emitted from the heating element 12. For example, the set temperature may be 300 ° C. or 500 ° C.

上述した実施形態では、マイクロキャビティ形成体30は、発熱体12からのエネルギーを吸収するとマイクロキャビティ40によりピーク波長が5〜7μmの赤外線を放射する特性を有するものとしたが、これに限られない。発熱体12からのエネルギーを吸収すると非プランク輻射のピーク波長を有する赤外線を放射できるようなマイクロキャビティが形成されていればよい。例えば、上述した実施形態で示した範囲に限らず、マイクロキャビティ40の横幅及び縦幅や深さを調整することで、マイクロキャビティ形成体がマイクロキャビティによりピーク波長2〜7μmの赤外線を放射する特性を有するものとしてもよい。   In the above-described embodiment, the microcavity forming body 30 has a characteristic of emitting infrared rays having a peak wavelength of 5 to 7 μm by the microcavity 40 when absorbing energy from the heating element 12, but is not limited thereto. . It is only necessary to form a microcavity capable of emitting infrared rays having a peak wavelength of non-Planck radiation when absorbing energy from the heating element 12. For example, not limited to the range shown in the above-described embodiment, the microcavity forming body emits infrared light having a peak wavelength of 2 to 7 μm by the microcavity by adjusting the horizontal width, vertical width, and depth of the microcavity 40. It is good also as what has.

10,110,210 赤外線ヒーター、11 ヒーター本体、12 発熱体、13 保護部材、16 ホルダー、18 電気配線、20 伝導部材、30,230 マイクロキャビティ形成体、32 本体層、34,234 凸部形成層、36,236 導電層、40,240 マイクロキャビティ、42,242 側面、44,244 底面、50 第1透過層、52 第2透過層、70 ケーシング、71〜73 支持部材、74 流体出入口、75 冷媒流路。   10, 110, 210 Infrared heater, 11 Heater body, 12 Heating element, 13 Protection member, 16 Holder, 18 Electrical wiring, 20 Conductive member, 30, 230 Microcavity formation body, 32 Body layer, 34, 234 Projection formation layer , 36, 236 Conductive layer, 40, 240 Microcavity, 42, 242 Side surface, 44, 244 Bottom surface, 50 First transmission layer, 52 Second transmission layer, 70 Casing, 71-73 Support member, 74 Fluid inlet / outlet, 75 Refrigerant Flow path.

Claims (8)

発熱体と、
少なくとも表面が導電体からなるマイクロキャビティが形成され、前記発熱体からのエネルギーを吸収すると該マイクロキャビティにより非プランク分布のピーク波長を有する赤外線を放射する特性を有するマイクロキャビティ形成体と、
を備えた赤外線ヒーター。
A heating element;
A microcavity having at least a surface formed of a conductor, and a microcavity forming body having a characteristic of emitting infrared light having a peak wavelength of non-Planck distribution when the energy from the heating element is absorbed;
Infrared heater with.
前記マイクロキャビティ形成体は、前記発熱体からのエネルギーを吸収すると前記マイクロキャビティによりピーク波長が2〜7μmの赤外線を放射する特性を有する、
請求項1に記載の赤外線ヒーター。
The microcavity forming body has a characteristic of emitting infrared rays having a peak wavelength of 2 to 7 μm by the microcavity when absorbing energy from the heating element.
The infrared heater according to claim 1.
請求項1又は2に記載の赤外線ヒーターであって、
前記発熱体からみて前記マイクロキャビティ形成体よりも外側に形成された冷媒流路、
を備えた赤外線ヒーター。
The infrared heater according to claim 1 or 2,
A refrigerant flow path formed outside the microcavity forming body as seen from the heating element;
Infrared heater with.
請求項3に記載の赤外線ヒーターであって、
前記発熱体からみて前記マイクロキャビティ形成体よりも外側に形成され、互いに離間して設けられた第1透過層及び第2透過層、
を備え、
前記第1透過層及び前記第2透過層は、両方とも、少なくとも前記ピーク波長の赤外線を透過可能であり、
前記冷媒流路は、前記第1透過層と前記第2透過層との間に形成されている、
赤外線ヒーター。
The infrared heater according to claim 3,
A first transmission layer and a second transmission layer which are formed outside the microcavity formation body as viewed from the heating element and are provided apart from each other;
With
Both the first transmissive layer and the second transmissive layer are capable of transmitting at least the infrared of the peak wavelength,
The refrigerant flow path is formed between the first transmission layer and the second transmission layer.
Infrared heater.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の赤外線ヒーターであって、
前記発熱体からみて前記マイクロキャビティ形成体よりも外側に設けられ、前記ピーク波長以外の波長の赤外線の少なくとも一部を吸収可能である部分吸収層、
を備えた赤外線ヒーター。
The infrared heater according to any one of claims 1 to 4,
A partial absorption layer provided outside the microcavity forming body as seen from the heating element and capable of absorbing at least part of infrared rays having a wavelength other than the peak wavelength;
Infrared heater with.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の赤外線ヒーターであって、
前記マイクロキャビティ形成体の前記発熱体側に設けられ、熱伝導率の高い伝導部材、
を備えた赤外線ヒーター。
The infrared heater according to any one of claims 1 to 5,
A conductive member provided on the heating element side of the microcavity forming body and having a high thermal conductivity;
Infrared heater with.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の赤外線ヒーターであって、
前記発熱体と、該発熱体を覆う保護部材と、を有するヒーター本体、
を備え、
前記マイクロキャビティ形成体は、前記発熱体からみて前記ヒーター本体の外側に設けられている、
赤外線ヒーター。
The infrared heater according to any one of claims 1 to 6,
A heater body having the heating element and a protective member covering the heating element;
With
The microcavity forming body is provided outside the heater body as seen from the heating element,
Infrared heater.
前記マイクロキャビティは、横幅及び縦幅が3〜4μmであり、深さが2.5〜4μmである、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の赤外線ヒーター。
The microcavity has a width and length of 3 to 4 μm and a depth of 2.5 to 4 μm.
The infrared heater of any one of Claims 1-7.
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