JP7473147B2 - 加熱装置および加熱方法 - Google Patents
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Description
加熱気体循環方式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、加熱気体の攪拌によりクリーン度が低下する可能性が高い。また、被加熱物が比較的軽量である場合、加熱気体の循環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。
特許文献2記載の加熱炉の場合、上下方向に配置された多数の棚状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領域に集まる傾向があるため、炉内上部領域の温度は、炉内下部領域の温度より高くなっており、このような炉内上部領域と炉内下部領域との間の温度差をなくすことは極めて困難である。
前記複数の加熱用壁体の各々に内蔵された複数の発熱手段と、
複数の前記加熱用壁体の対向領域に上下方向に距離を隔てて棚状に配置されて前記加熱用壁体からの熱を伝導させる金属製の複数の熱伝達部材と、を備え、
前記複数の加熱用壁体と前記複数の熱伝達部材とは、被加熱物をそれぞれ収容するための複数の収容スペースを画定し、前記複数の収容スペースは、前記加熱用壁体と前記熱伝達部材とにより画定される開口部を前面側および背面側に有する加熱装置であって、
前記複数の収容スペースの各々の下側の熱伝達部材の上面は、前記被加熱物を直接保持可能な保持面を画定している。
前記複数の加熱用壁体の各々に内蔵された複数の発熱手段と、
複数の前記加熱用壁体の対向領域に上下方向に距離を隔てて棚状に配置されて前記加熱用壁体からの熱を伝導させる金属製の複数の熱伝達部材と、を備え、
前記複数の加熱用壁体と前記複数の熱伝達部材とは、被加熱物をそれぞれ収容するための複数の収容スペースを画定し、前記複数の収容スペースは、前記加熱用壁体と前記熱伝達部材とにより画定される開口部を前面側および背面側に有する加熱装置であって、
前記複数の収容スペースの各々の下側の熱伝達部材の上面は、当該上面に対して前記被加熱物の対向面が近接して配置されるように、当該対向面を支持する少なくとも3以上の支持突起を有する。
前記収容スペースの下側の熱伝達部材の上面に前記被加熱物の対向面を全面的に保持させた状態で、当該被加熱物を加熱する。
前記収容スペースの下側の熱伝達部材の上面に対して前記被加熱物の対向面を近接配置した状態で、当該被加熱物を加熱する。
図1に示すように、加熱装置1は、距離を隔てて対向配置された複数の加熱用壁体10(10A~10C)と、加熱用壁体10に設けられた発熱手段である複数のコイル状ヒータ11と、複数の加熱用壁体10の対向領域に上下方向A1,A2に距離を隔てて棚状に配置された複数の熱伝達部材12と、上下方向に隣り合う熱伝達部材12の間に設けられた被加熱物Wの収容スペース14と、両端部に配置された左側加熱用壁体10Aおよび右側加熱用壁体10Cの外壁面を覆うように設けられた断熱材23と、を備えている。
なお、上記したコイル状ヒータ11の構成や配置は、温調手段により発熱手段を制御した際に、加熱用壁体10の温度の均一化を実現するためのものである。言い換えると、外乱等が原因で温調手段のみでは加熱用壁体10の温度の均一化を実現するのは難しいので、コイル状ヒータ11の構成や配置を工夫することで加熱用壁体10の温度の均一化を実現する。
保持面12fに対向する被加熱物Wの対向面Wfは、保持面12fに密接するように、平面度が確保されており、保持面12fに均等に接触するようになっている。
断熱材23は、外気からの左側加熱用壁体10Aおよび右側加熱用壁体10Cへの熱的外乱を最小限に抑えるために設けられており、ガラス繊維等の熱絶縁性の材料で形成されている。
図示しない温調手段により、各温度センサー15の検出温度が目標温度になるように、複数のコイル状ヒータ11の発熱量が個々にまたはグループ毎に独立に制御される。
発熱手段はコイル状ヒータに限られず、その他のヒータや、ヒートパイプでもよい。
また、加熱装置1の背面側は閉塞したが、背面側から被加熱物Wの取り出す場合は、背面側の開口部14bを開放状態としてもよい。
次に、図5および図6を参照して本発明の第2の実施形態に係る加熱装置について説明する。なお、図5および6において、第1の実施形態と同様の構成部分については同じ符号を使用している。
上記実施形態では、被加熱物Wを下側の熱伝達部材12の上面12fに直接置くことで被加熱物Wの加熱速度を改善した。
しかしながら、被加熱物Wの対向面Wfの平面度が十分に確保できていない場合には、対向面Wfと上面12fとが点接触状態となり、被加熱物Wの加熱ムラが生じる可能性がある。
本実施形態では、被加熱物Wの対向面Wfや熱伝達部材12の上面12fの平面度が十分に確保できていない場合であっても、被加熱物Wの加熱ムラを抑制する構成について説明する。
支持突起12pは、熱伝達部材12と同じ材料又は異なる材料で直径が例えば1~2mm程度に形成されている。支持突起12pは、ピン状の部材を熱伝達部材12に埋め込んでもよいし、上面12fを削って突起を形成してもよい。
支持突起12pの被加熱物Wの対向面Wfに当接する面は、点接触を維持するため、球面状の面又は突状に湾曲する面となっていることが好ましい。
支持突起12pの高さは、被加熱物Wの対向面Wfを熱伝達部材12の上面12fにできるだけ近接させる観点から、接触を防ぎつつできるだけ低い方が好ましい。支持突起12Pの高さは、例えば、10μm~1mmの範囲が好ましい。支持突起12pによって形成される、被加熱物Wの対向面Wfと熱伝達部材12の上面12fとの間隙Gは、被加熱物Wの対向面Wfや熱伝達部材12の上面12fの平面度に応じて、被加熱物Wと熱伝達部材12とが部分的に接触しない範囲で設定される。
図7に示すように、各収容スペース14の両側の加熱用壁体10には案内溝18が加工されている。この案内溝18は、被加熱物Wの奥行き方向の移動をサポートするためのものであり、被加熱物Wの幅方向C1,C2の両端部が挿入される。なお、加熱用壁体10に案内溝18以外にガイド機構を設けることも可能であり、熱伝達部材12に被加熱物Wをガイドするガイド機構を設けることもできる。
前面側の開口部14aを通じて新たな被加熱物Wを背面側に向けて押し込むことにより、収容スペース14内に既に収容された複数の被加熱物Wを、熱伝達部材12上をスライドさせつつ、順次移動させることができる。
新たな被加熱物Wの押し込み量Lは、均一な加熱に影響を及ぼさない距離を確保する必要がある。
背面側の開口部14bは、開放しておき、開口部14bを通じて被加熱物Wが順次搬出される。開口部14bを開放しておく代わりに、被加熱物Wが通過可能な切り欠き穴を背面側に形成してもよい。
10 :加熱用壁体
10A :左側加熱用壁体
10B :中央加熱用壁体
10C :右側加熱用壁体
10t :溝
11 :コイル状ヒータ
12 :熱伝達部材
12f :上面(保持面)
12p :支持突起
14 :収容スペース
14a,14b :開口部
15 :温度センサー
16 :天板
17 :底板
18 :案内溝
23 :断熱材
24,25 :貫通孔
26 :背壁部材
30 :架台ユニット
A1,A2 :上下方向
B1,B2 :奥行方向
C1,C2 :幅方向
G :間隙
L :押し込み量
W :被加熱物
Wf :対向面
Claims (9)
- 距離を隔てて対向配置された複数の加熱用壁体と、
前記複数の加熱用壁体の各々に内蔵された複数の発熱手段と、
複数の前記加熱用壁体の対向領域に上下方向に距離を隔てて棚状に配置され、かつ、両端部が前記加熱用壁体に直接設けられて、前記加熱用壁体からの熱を伝導させる金属製の複数の熱伝達部材と、を備え、
前記複数の加熱用壁体と前記複数の熱伝達部材とは、被加熱物をそれぞれ収容するための複数の収容スペースを画定し、前記複数の収容スペースは、前記加熱用壁体と前記熱伝達部材とにより画定される開口部を前面側および背面側に有する加熱装置であって、
前記複数の収容スペースの各々の下側の熱伝達部材の上面は、前記被加熱物を直接保持可能な保持面を画定している、加熱装置。 - 前記複数の収容スペースの各々には、前記被加熱物の位置を決める位置決め機構が形成されており、
前記位置決め機構は、前記加熱用壁体に形成されている、請求項1に記載の加熱装置。 - 距離を隔てて対向配置された複数の加熱用壁体と、
前記複数の加熱用壁体の各々に内蔵された複数の発熱手段と、
複数の前記加熱用壁体の対向領域に上下方向に距離を隔てて棚状に配置され、かつ、両端部が前記加熱用壁体に直接設けられて、前記加熱用壁体からの熱を伝導させる金属製の複数の熱伝達部材と、を備え、
前記複数の加熱用壁体と前記複数の熱伝達部材とは、被加熱物をそれぞれ収容するための複数の収容スペースを画定し、前記複数の収容スペースは、前記加熱用壁体と前記熱伝達部材とにより画定される開口部を前面側および背面側に有する加熱装置であって、
前記複数の収容スペースの各々の下側の熱伝達部材の上面は、当該上面に対して前記被加熱物の対向面が近接して配置されるように、当該対向面を支持する少なくとも3以上の支持突起を有する、加熱装置。 - 前記複数の収容スペースの各々には、前記被加熱物の位置を決める位置決め機構が形成されており、
前記位置決め機構は、前記加熱用壁体に形成されている、請求項3に記載の加熱装置。 - 前記支持突起は、前記上面からの高さが、10μm~10mmの範囲にある、請求項3に記載の加熱装置。
- 距離を隔てて対向配置された複数の加熱用壁体と、前記複数の加熱用壁体の各々に設けられた複数の発熱手段と、複数の前記加熱用壁体の対向領域に上下方向に距離を隔てて棚状に配置され、かつ、両端部が前記加熱用壁体に直接設けられて、前記加熱用壁体からの熱を伝導させる金属製の複数の熱伝達部材と、を備え、前記複数の加熱用壁体と前記複数の熱伝達部材とは、被加熱物をそれぞれ収容するための複数の収容スペースを画定し、前記複数の収容スペースは、前記加熱用壁体と前記熱伝達部材とにより画定される開口部を前面側および背面側に有する加熱装置を用いた加熱方法であって、
前記収容スペースの下側の熱伝達部材の上面に前記被加熱物の対向面を全面的に保持させた状態で、当該被加熱物を加熱する、加熱方法。 - 前記複数の収容スペースの各々に前記被加熱物を収容する際に、前記収容スペースの各々の前記加熱用壁体に形成された位置決め機構によって前記被加熱物を位置決めする、請求項6に記載の加熱方法。
- 距離を隔てて対向配置された複数の加熱用壁体と、前記複数の加熱用壁体の各々に設けられた複数の発熱手段と、複数の前記加熱用壁体の対向領域に上下方向に距離を隔てて棚状に配置され、かつ、両端部が前記加熱用壁体に直接設けられて前記加熱用壁体からの熱を伝導させる金属製の複数の熱伝達部材と、を備え、前記複数の加熱用壁体と前記複数の熱伝達部材とは、被加熱物をそれぞれ収容するための複数の収容スペースを上下方向に画定し、前記複数の収容スペースは、前記加熱用壁体と前記熱伝達部材とにより画定される開口部を前面側および背面側に有する加熱装置を用いた加熱方法であって、
前記収容スペースの下側の熱伝達部材の上面に対して前記被加熱物の対向面を近接配置した状態で、当該被加熱物を加熱する、加熱方法。 - 前記複数の収容スペースの各々に前記被加熱物を収容する際に、前記収容スペースの各々の前記加熱用壁体に形成された位置決め機構によって前記被加熱物を位置決めする、請求項8に記載の加熱方法。
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