TW202105796A - 加熱裝置、加熱系統及加熱方法 - Google Patents

Abstract

[課題]提供一種加熱裝置，不會被外部的空氣的流動所影響，可以實現溫度分布的均一性。 [技術內容]本發明的加熱裝置(100)，是具備：隔有距離被相面對配置的複數加熱用壁體(10)、及被設於加熱用壁體(10)的各個的複數發熱手段(11)、及在加熱用壁體(10)的相面對領域在上下方向隔有距離被配置成棚狀將來自加熱用壁體(10)的熱加以傳導的金屬製的複數熱放射構件(12)，加熱用壁體(10)及熱放射構件(12)，是使將被加熱物(13)各別收容用的複數收容空間(14)在上下方向被劃界，各收容空間(14)的上下，是藉由相面對的熱放射構件(12)被劃界，具有：在最上部的收容空間(14)上或是最底部的收容空間(14)下形成空氣的絕熱層用的絕熱空間(20T、20B)。

Description

加熱裝置、加熱系統及加熱方法

本發明，是有關於加熱裝置、加熱系統及加熱方法。

專利文獻1，是使用將液晶顯示面板等的構成構件也就是玻璃基板等的板狀物熱處理的加熱氣體循環方式的清淨烤箱(例如參照專利文獻1)。此清淨烤箱，是將玻璃基板等的被熱處理物收容在恆溫槽內，在此恆溫槽內使用藉由風扇而循環的加熱氣體來進行被加熱物的熱處理。 加熱氣體循環方式的清淨烤箱的情況，因為容易採用將玻璃基板等的被加熱物呈多層狀收容的構造，所以空間效率優異，但是其反面是不易將加熱溫度分布均一化，若進行加熱氣體的攪拌的話，清淨度很有可能會降低。且，被加熱物是比較輕量的情況，藉由加熱氣體的循環對流而會使被加熱物從規定的位置移動。

專利文獻2的加熱爐，是多數的棚狀加熱器，由在內部在具有發熱體的放熱板的雙面被覆遠紅外線放射陶瓷的薄層，藉由此放熱板的加熱而從雙面將遠紅外線放射的雙面加熱式的遠紅外線面板加熱器所構成，在爐本體內在上下方向一定間隔地被多層配置，將形成於這些的棚狀加熱器之間的各空間部分各別作為乾燥室。 專利文獻3，是具備：隔有距離被垂直地立設且由內藏的電加熱器被加熱的複數加熱用壁體5、6、及在這些的加熱用壁體5、6之間被配置成棚狀且由來自加熱用壁體的傳導熱被加熱的複數熱放射構件12，將這些的熱放射構件12之間的各空間作為收容空間10將被加熱物也就是玻璃基板9收容，由來自上下的熱放射構件的放射熱進行加熱處理。由此，由簡單的裝置結構，不進行加熱空氣的吹附就可實現清淨的加熱處理。 且專利文獻4、5，也揭示了改善溫度分布的均一性及清淨度的穩定性用的加熱裝置。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2001-56141號公報 [專利文獻2]日本特開2001-317872號公報 [專利文獻3]日本特開2013-200077號公報 [專利文獻4]日本特開2005-352306號公報 [專利文獻5]日本特開2005-055152號公報

[發明所欲解決之問題]

但是在專利文獻3的加熱裝置中，位於最上層及最下層的熱放射構件，因為是面向裝置的外側，所以熱容易散逸。尤其是，為了防止灰塵從外部混入、和為了防止排熱影響清淨室等的設置場所的其他的裝置，加熱裝置，是具有被配置於腔室內的情況。此腔室是從外部將清淨的空氣吸氣，且不將藉由加熱裝置被加熱的腔室內的空氣，朝清淨室內排氣，而朝工場的排氣設備直接排氣。將外部的吸氣取入的吸氣口是被設於腔室的下部，藉由加熱裝置被加熱的空氣的排氣口，是被設於通常腔室的上部。接近這些的吸氣口和排氣口的加熱裝置的下面及上面，因為是熱是藉由從外部被吸入的空氣和朝外部被排出的空氣的快速流動而被奪走，所以在多層的堆疊爐中的最下層及最上層的加熱室中，與中間的加熱室相比溫度會降低，而具有加熱室間的溫度的不均一發生的問題。

本發明所欲解決的課題，是提供一種溫度分布的均一性及清淨度的穩定性優異的加熱裝置及加熱方法。 尤其是可以提供一種加熱裝置及加熱方法，加熱裝置是被配置於腔室內部的情況時，不受腔室內部的空氣流動所影響，可以實現溫度分布的均一性。 [用以解決問題之技術手段]

本發明的加熱裝置，是具備：隔有距離被相面對配置的複數加熱用壁體、及被設於前述複數加熱用壁體的各個的複數發熱手段、及在複數前述加熱用壁體的相面對領域在上下方向隔有距離而被配置成棚狀並將來自前述加熱用壁體的熱加以傳導的金屬製的複數熱放射構件，前述複數加熱用壁體及前述複數熱放射構件，是使將各別收容被加熱物用的複數收容空間在上下方向被劃界，前述複數收容空間的各個的上下，是藉由相面對的前述熱放射構件被劃界，複數前述收容空間之中，具有在最上部的收容空間上或是最底部的收容空間下形成空氣的絕熱層用的絕熱空間。

藉由此結構，因為在與被曝露在腔室內部的空氣流動的加熱裝置的上面或是下面接觸的位置設有絕熱空間，所以熱不會從內側的收容空間(加熱室)奪走，不會被腔室內部的空氣的流動影響，可以實現溫度分布的均一性。

最佳是可以採用，相面對的前述複數加熱用壁體，是在面向於各個的前述收容空間側的各壁面的彼此相對應的位置被直接形成，各別具有將平板狀的被加熱物的寬度方向的各側緣部的背面承接的朝前述收容空間的深度方向延伸的支撐面，的結構。藉由作成這種結構，可以將被加熱物由均一的間隔被保持在熱放射構件，使被加熱物由放射熱而面內均一地被加熱。

最佳可以採用，前述絕熱空間的容積是比複數前述收容空間的各個更小，的結構。因為絕熱空間，是形成可以形成空氣的絕熱層的厚度即可，所以也可以比收容空間更小。

最佳可以採用，前述絕熱空間的上下，是藉由相面對的前述熱放射構件被劃界，的結構。進一步最佳可以採用，前述收容空間及絕熱空間，是在前面側及背面側具有藉由前述加熱用壁體及前述熱放射構件被劃界的開口部，前述背面側的開口部，是藉由閉塞構件被閉塞，的結構。 如此藉由作成將絕熱空間區劃的空間，就可形成定常(恆定)的空氣的絕熱層。且，藉由將構造作成與收容空間的構造類似，因為可以設定成同樣的溫度，所以與內側的收容空間的溫度坡度變小，熱不易從收容空間被奪走。

最佳可以採用，具有：被設於前述複數加熱用壁體的各個的至少一個溫度感測器；及以使被設於前述複數加熱用壁體的各個的至少一個溫度感測器的檢出溫度追從目標溫度的方式，將各別被設置在前述複數加熱用壁體的複數發熱手段的各個的發熱量獨立控制的溫調手段，的結構。 藉由此結構，可以修正加熱用壁體間的溫度的不均一，加熱處理的均一性就可提高。

本發明的加熱系統，進一步具有：上述其中任一的加熱裝置、及收容前述加熱裝置的腔室，前述腔室，是具有換氣機構，其是藉由：在底部將大氣取入用的吸氣口、及在天板部將大氣排出的排氣口，而將該腔室內換氣。

本發明的加熱方法，是使用上述其中任一的加熱裝置或是上述加熱系統，將被加熱物加熱。 [發明的效果]

依據本發明，可以提供一種加熱裝置，在溫度分布的均一性及清淨度的穩定性優異，可以迅速地對應至少被加熱物的寬度方向尺寸的變更。

以下，依據第1圖～第6圖，說明本發明的實施方式的加熱裝置100。如第1圖所示，加熱裝置100，是具備：將隔有距離被相面對配置的複數加熱用壁體10A～10C、及被設於加熱用壁體10A～10C的發熱手段也就是複數電加熱器11、及在複數加熱用壁體10A～10C的相面對領域在上下方向(A1-A2方向)隔有距離被配置成棚狀的複數熱放射構件12、及被設於上下方向相鄰接的熱放射構件12之間的被加熱物13的收容空間14。

加熱用壁體10A～10C的上端側及下端側是各別藉由天板16及底板17而被連結，底板17的下面，是藉由架台單元30而被支撐。

加熱用壁體10A～10C，是由鋁合金和不銹鋼等的金屬所形成，形成箱型的加熱裝置100的兩側面及中央的分隔壁的構造構件，並且成為加熱裝置的熱源的構件。在本實施方式中，由左側加熱用壁體10A、中央加熱用壁體10B、右側加熱用壁體10C的3枚所構成。在各加熱用壁體10A～10C中，從正面側至背面側為止沿水平方向被開設複數貫通孔24，電加熱器11是各別可裝卸地被插入這些的貫通孔24內。

電加熱器11，詳細如第4圖所示，是在金屬管(護套)11s的內部捲取成線圈狀並將發熱線11w收容的構造。發熱線11w及金屬管11s之間，是利用由固化的粉末狀的氧化鎂絕緣層而被絕緣。在本實施方式中，藉由將發熱線11w的捲取線間距，作成在電加熱器11的兩端部W1、W1小，在中央部W2大，而使電加熱器11的兩端部的發熱量變大。由此，加大溫度容易降低的加熱用壁體10A～10C的深度方向(B1-B2方向)兩端部的加熱量，使溫度分布成為均一。 各電加熱器11的配線，是從加熱裝置100背面側伸出。

在各加熱用壁體10A～10C中，且如第1圖所示，從正面側在水平方向被開設了別的複數貫通孔25，讓溫度感測器15被插入。以使溫度感測器15的檢出溫度追從目標溫度的方式，藉由溫調手段(圖示省略)獨立地控制各別被設置在前述複數加熱用壁體10A～10C的複數電加熱器11的各個的發熱量。或是使複數線圈狀加熱器11被群組化成複數群組，並獨立地控制各群組的發熱量。 又，上述的線圈狀加熱器11的結構和配置，是在藉由溫調手段將發熱手段控制時，可實現加熱用壁體10的溫度的均一化。換言之，如亂流干擾等的原因時因為只有溫調手段的話，不易實現加熱用壁體10的溫度的均一化，所以藉由對於線圈狀加熱器11的結構和配置採取措施就可實現加熱用壁體10的溫度的均一化。

熱放射構件12，是在加熱用壁體10A～10C的相面對領域在上下方向隔有距離被配置成棚狀將來自前述加熱用壁體10A～10C的熱加以傳導的構件。在本實施方式中，嵌入形成於兩側的加熱用壁體10A～10C的溝而被配置成棚狀。各熱放射構件12，是由在表面施加了黑色電鍍的鋁板所形成，可獲得優秀的熱放射功能。

各收容空間14，是在由兩側的加熱用壁體10A～10C、及上下的熱放射構件12被劃界的空間，將被加熱物1枚1枚地收容，由來自上下的熱放射構件12的放射熱進行加熱處理。加熱用壁體10A～10C，是在面向於各個的收容空間14的側的各壁面的彼此相對應的位置，形成有沿收容空間的深度方向(B1-B2方向)延伸的溝10t，該溝10t的下側內面，是成為將平板狀的被加熱物13的寬度方向的各側緣部的背面承接的支撐面。使用規定的搬運裝置，以使被加熱物其左右方向兩端部進入各溝10t的方式進行搬入，被加熱物就可以被載置在前述支撐面。被加熱物13的兩側緣部是可傳熱地被開放的話被加熱物13的溫度容易在兩側緣部成為不均一。因此，藉由通過溝10t的支撐面對於被加熱物13的兩側緣部直接傳熱，就可達成被加熱物13的溫度的均一化。

各收容空間14的前面14a(第2圖參照)，是開口。藉由將前面14a開口，在收容空間的內部被加熱而膨脹的空氣就可朝外部被散逸。背面14b側因為是被閉塞，所以在收容空間的內部被加熱而膨脹的空氣即使朝外部散逸，空氣也不易從外部流入收容空間14內。 又，可以依據前面14a的開口的大小，設置將開口部開閉的開閉門(圖示省略)。此開閉門，是被加熱物13的搬入、搬出時被開放，加熱時被閉塞。但是，開閉門的閉塞時，收容空間的內部也不是完全地被密閉，被加熱而膨脹的空氣可被散逸。且，如第6圖所示，各收容空間14的背面14b側，是藉由背壁構件26被閉塞，在此背壁構件26中，設有可朝收容空間14內導入氣體的給氣路徑27。由此，如第6圖的箭頭G，氣體是從收容空間14的背面14b側朝前面14a側流動，從前述間隙朝收容空間14外被排出。此氣體，可舉例：防止被加熱物表面的氧化用的惰性氣體、和與被加熱物13表面引起特定的化學反應用的氣體等。 且此氣體的流動，是以不會將灰塵捲起程度的極弱的層流的方式將流量調整。

架台單元30，是被配置於設有加熱裝置100的地板面，將底板17及其上的加熱裝置本體搭載。具備：使加熱裝置100的熱不會傳達至地板面的絕熱功能、和使地板面的振動不會傳達至加熱裝置本體的防振功能等。

在此，本實施方式的加熱裝置，是具有在最上部的收容空間14上及最底部的收容空間14下形成空氣的絕熱層用的絕熱空間20T、20B。 此絕熱空間20T、20B，是與收容空間14同樣，是由：兩側的加熱用壁體10A～10C、及上下的熱放射構件12所劃界的空間，背面是藉由背壁構件26被閉塞。由此，在絕熱空間20T、20B內部中，形成有與收容空間14幾乎相同溫度的空氣的絕熱層。 但是絕熱空間20T、20B，因為不是將被加熱物13導入加熱的空間，所以高度(即上下的熱放射構件12的間隔)是比收容空間14小，給氣路徑27是未設置(第6圖參照)。

接著，說明如此結構的本發明的加熱裝置的動作。 使用加熱裝置100的情況，使用規定的搬運裝置，通過各收容空間14的前面14a的開口部將各被加熱物搬入各個的收容空間14。在線圈狀加熱器11開始通電的話，可以隨著規定的程式進行熱處理。 以使各溫度感測器15的檢出溫度成為目標溫度的方式，將複數線圈狀加熱器11的發熱量各個或是各群組獨立地控制。

因為在各收容空間14的左右被配置有加熱用壁體10A～10C，在上下被配置有熱放射構件12，所以藉由：從藉由電加熱器11的熱而昇溫的左右的加熱用壁體10A～10C被放射的熱、及從藉由來自這些的加熱用壁體的熱傳導而發熱的熱放射構件12而朝上下被放射的熱而被加熱。 以使各加熱用壁體10成為目標溫度的方式進行加熱，因為各熱放射構件12也被加熱至與加熱用壁體10相同溫度，所以收容空間14彼此之間的溫度均一性變高。

且在各加熱用壁體10A～10C中，因為以使各溫度感測器15的檢出溫度成為目標溫度的方式，將位於各部分的電加熱器11的發熱量獨立地控制，面內的溫度的均一性高，位於加熱用壁體10A～10C的各部分的收容空間14彼此之間的溫度均一性也高。

且各收容空間14，因為是如上述被區劃，所以起因於熱氣的上昇的上部空間中的熱積蓄現象及過熱現象不會發生。且，因為不會藉由風扇而將加熱氣體攪拌、循環，所以清淨度也優異，被加熱物不會藉由氣體流而移動。

且因為也可以藉由在各收容空間14設有給氣路徑27，將收容空間14內的空氣置換成惰性氣體或是特定氣體，所以也可以藉由惰性氣體導入防止被加熱物13的氧化，或利用與被導入的特定氣體的反應而在被加熱物13施加表面處理。

接著，說明前述絕熱空間20T、20B的效果。 如上述，在加熱裝置中，位於最上層及最下層的熱放射構件，因為是面向裝置的外側，所以熱容易散逸。尤其是，為了防止灰塵從外部混入、和為了防止排熱影響清淨室等的設置場所的其他的裝置，加熱裝置，是具有被配置於腔室內的情況，但是在腔室內的空氣的流動強力之處，此熱被奪走的現象是成為顯著。 例如，在第4圖的例中，腔室200，是藉由被設於右下側的鼓風機風扇230，從外部將空氣從右下側的吸氣口210導入，加熱裝置100的熱排氣是從腔室200的左上部的排氣口220，朝工場設備排出。且，在第5圖的例中，藉由設於腔室天板的排氣口220的鼓風機風扇230，將腔室200內部的加熱裝置的熱排氣排出，由此在成為負壓的腔室200內部，從左下的吸氣口210將外氣導入。 其中任一的情況，在加熱裝置100上面及腔室天板之間、和加熱裝置100的下面及腔室200的地板面之間，空氣的流動會發生，沿著加熱裝置100的上面的部分和沿著下面的部分的熱會被奪走。在第4圖的例中，沿著與被設於下側的鼓風機風扇230接近的加熱裝置下面的流速是較大，在第5圖的例中，沿著與被設於上側的鼓風機風扇230接近的加熱裝置上面的流速是變大，這些的部分的熱是特別會被奪走。

在此，在本實施方式中，在被曝露在上述的空氣的流動中的與加熱裝置100的上面及下面接觸的位置設置絕熱空間20A、20B。其結果，因為藉由形成於絕熱空間20A、20B內部的絕熱空氣層使熱的移動被遮斷，所以熱不會從內側的收容空間14被奪走，不被腔室200內部的空氣的流動影響可以確保溫度分布的均一性。

又，前述的加熱裝置100只是例示本發明的加熱裝置，本發明不限定於加熱裝置100。 例如，在本實施方式的加熱裝置100中，設有上面側的絕熱空間20A及下面側的絕熱空間20B的雙方，但是不限定於其，對應加熱裝置的設置場所和腔室構造等，也可以只有設置其中任一方。例如，在第5圖的例中也可以只有設置下面側的絕熱空間20B，在第6圖的例中也可以只有設置上面側的絕熱空間20A。

且在本實施方式中，發熱手段，是使用發熱線11w的捲取線間距成為在兩端部小且在中央部大的電加熱器11，但是不限定於此，也可以使用捲取線間距是均一的電加熱器，或是發熱手段，也可以使用加熱管等其他的手段。

且在本實施方式中，在各加熱用壁體10A～10C中，以使各溫度感測器15的檢出溫度成為目標溫度的方式，將位於各部分的電加熱器11的發熱量獨立地控制，但是不限定於此，成為目標的溫度均一性是緩慢的情況，在各區域將電加熱器11的發熱量獨立地控制，或將全部的電加熱器的發熱量整批地控制也可以。

且在上述加熱裝置100中，加熱用壁體10A～10C、天板19、底板20，是由不銹鋼所形成，熱放射構件12，是由在表面施加了黑色電鍍的鋁板所形成。但是，不限定於這些的材料，也可以將加熱用壁體10A～10C、天板16、底板17等由鋁和鋁合金(或是為了抑制輻射熱的發散而施加了無光澤的表面處理的鋁和鋁合金)所形成。且，對於熱放射構件12的表面處理也不限定於黑色電鍍，也可以採用可以抑制輻射熱的發散的表面處理，例如，施加了無光澤的表面處理。 [產業上的可利用性]

本發明的加熱裝置，可以廣泛利用在進行玻璃基板和半導體導線架或是其他的金屬板和合成樹脂板等的各種板狀構件的熱處理的產業領域中。

10,10A~10C:加熱用壁體 10t:溝 11:電加熱器 11s:金屬管(護套) 11w:發熱線 12:熱放射構件 13:被加熱物 14:收容空間 14a:前面 14b:背面 15:溫度感測器 16:天板 17:底板 20,20T,20B:絕熱空間 24:貫通孔 25:貫通孔 26:背壁構件 27:吸氣路徑 30:架台單元 100:加熱裝置 200:腔室 210:吸氣口 220:排氣口 230:鼓風機風扇

[第1圖]顯示本發明的實施方式的加熱裝置的前視圖。 [第2圖]第1圖所示的加熱裝置的右側視圖。 [第3圖]顯示加熱用加熱器的外觀圖。 [第4圖]顯示加熱裝置的空調腔室的一例中的空氣的流動的說明圖。 [第5圖]顯示加熱裝置的空調腔室的其他的一例中的空氣的流動的說明圖。 [第6圖]顯示各收容空間中的空氣的流動的說明圖。

10,10A~10C:加熱用壁體

10t:溝

11:電加熱器

12:熱放射構件

13:被加熱物

14:收容空間

15:溫度感測器

16:天板

17:底板

20T,20B:絕熱空間

24:貫通孔

25:貫通孔

30:架台單元

100:加熱裝置

Claims (8)

1. 一種加熱裝置，具備： 隔有距離被相面對配置的複數加熱用壁體、及 被設於前述複數加熱用壁體的各個的複數發熱手段、及 在複數前述加熱用壁體的相面對領域在上下方向隔有距離而被配置成棚狀並將來自前述加熱用壁體的熱加以傳導的金屬製的複數熱放射構件， 前述複數加熱用壁體及前述複數熱放射構件，是使將各別收容被加熱物用的複數收容空間在上下方向被劃界， 前述複數收容空間的各個的上下，是藉由相面對的前述熱放射構件被劃界， 複數前述收容空間之中，具有：在最上部的收容空間上或是最底部的收容空間下形成空氣的絕熱層用的絕熱空間。
2. 如請求項1的加熱裝置，其中， 相面對的前述複數加熱用壁體，是各別具有：在面向於各個的前述收容空間側的各壁面的彼此相對應的位置被直接形成，將平板狀的被加熱物的寬度方向的各側緣部的背面承接的朝前述收容空間的深度方向延伸的支撐面。
3. 如請求項1或2的加熱裝置，其中， 前述絕熱空間的容積是比複數前述收容空間的各個更小。
4. 請求項1或2的加熱裝置，其中， 前述絕熱空間的上下，是藉由相面對的前述熱放射構件被劃界。
5. 如請求項4的加熱裝置，其中， 前述收容空間及絕熱空間，是在前面側及背面側具有藉由前述加熱用壁體及前述熱放射構件被劃界的開口部，前述背面側的開口部，是藉由閉塞構件被閉塞。
6. 如請求項1或2的加熱裝置，具有： 被設於前述複數加熱用壁體的各個的至少一個溫度感測器；及 以使被設於前述複數加熱用壁體的各個的至少一個溫度感測器的檢出溫度追從目標溫度的方式，將各別被設置在前述複數加熱用壁體的複數發熱手段的各個的發熱量獨立控制的溫調手段。
7. 一種加熱系統，進一步具有： 請求項1至5中任一項的加熱裝置、及 收容前述加熱裝置的腔室， 前述腔室，是具有換氣機構，其是藉由在底部將大氣取入用的吸氣口、及在天板部將大氣排出的排氣口，而將該腔室內換氣。
8. 一種加熱方法， 使用如請求項1至6中任一項的加熱裝置，或是如請求項7的加熱系統將被加熱物加熱。

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