TWI833959B

TWI833959B - 加熱裝置及加熱方法

Info

Publication number: TWI833959B
Application number: TW109118021A
Authority: TW
Inventors: 神吉利彰; 木邊貴大
Original assignee: 日商九州日昌股份有限公司
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2024-03-01

Abstract

[課題] 提供溫度分布的均一性及清淨度優異的加熱裝置。 [技術內容] 具備：隔有距離被相面對配置的複數加熱用壁體(10)、及被設於複數加熱用壁體(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)，複數加熱用壁體(10)及複數熱放射構件(12)，是將被加熱物各別收容用的複數收容空間(14)在上下方向被劃界，複數收容空間(14)，是在前面側及背面側具有藉由加熱用壁體(10)及前述熱放射構件(12)被劃界的開口部，前述背面側的開口部(14b)，是藉由閉塞構件(26)被閉塞。

Description

加熱裝置及加熱方法

本發明，是有關於加熱裝置及加熱方法。

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2記載的加熱爐的情況，從被配置於上下方向的多數的棚狀加熱器所發出的熱，因為是具有在加熱爐內上昇並集中在靠近爐內的頂壁的領域的傾向，所以爐內上部領域的溫度，是成為比爐內下部領域的溫度高，將這種爐內上部領域及爐內下部領域之間的溫度差消除是非常困難。 [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]

專利文獻3~5，是揭示了改善溫度分布的均一性及清淨度用的加熱裝置。在習知中，已存在了對於進一步的溫度分布的均一性及清淨度的提高的要求。

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優異的加熱裝置及加熱方法。 [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，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。

最佳是，進一步具有金屬製的抽屜機構，其具有：將前述前面側的開口部閉塞的閉塞部、及被插入前述收容空間內並與前述加熱用壁體或是前述熱放射構件直接接觸的插入部。

進一步最佳是，前述插入部，是形成為可搭載被加熱物。

本發明的加熱方法，是使用上述的加熱裝置將被加熱物加熱。 [發明的效果]

依據本發明的話，可提供溫度分布的均一性及清淨度優異的加熱裝置及使用此加熱裝置的加熱方法。

以下，一邊參照圖面一邊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：隔有距離被相面對配置的複數加熱用壁體10(10A～10C)、及被設於加熱用壁體10的發熱手段也就是複數線圈狀加熱器11、及在複數加熱用壁體10的相面對領域在上下方向A1、A2隔有距離被配置成棚狀的複數熱放射構件12、及被設於在上下方向相鄰接的熱放射構件12之間的被加熱物W的收容空間14、及設成將被配置於兩端部的左側加熱用壁體10A及右側加熱用壁體10C的外壁面覆蓋的絕熱材23、及在左側加熱用壁體10A及右側加熱用壁體10C的外壁面透過絕熱材23被設置的複數突起構件50(50A、50B)。

加熱用壁體10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10，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10中，沿從正面側至背面側為止的水平方向被開設複數貫通孔24，線圈狀加熱器11是各別可裝卸地被插入這些的貫通孔24內。

線圈狀加熱器11，詳細如第3圖所示，是成為在金屬管(護套)11s的內部收容了捲取成線圈狀的發熱線11w的構造。在第3圖中簡略化顯示，但是在捲取成線圈狀的發熱線11w是從右端朝左端往復，從右端伸出2條的導線。往復的發熱線11w之間、以及發熱線11w及金屬管11s之間，是利用由固化的粉末狀的氧化鎂所構成的絕緣層而被絕緣。線圈狀加熱器11，是使發熱線11w的捲取線間距，成為在兩端部W1、W1小，在中央部W2大，兩端部的發熱量比中央部的發熱量更大。

各加熱用壁體10中的線圈狀加熱器11的配置，是如第4圖所示，各別被插入下部間隔窄且上部間隔寬地配置的全部的貫通孔24。由此，對於各加熱用壁體10的上下方向A1、A2，因為是在線圈狀加熱器11的配置間隔小的下部發熱量變大，所以可提高溫度容易降低的下部的溫度。且，對於深度方向B1、B2，是加大溫度容易降低的深度方向兩端部的發熱量，使溫度分布成為均一。

在各加熱用壁體10中，且如第1圖所示，從正面側沿水平方向被開設別的複數貫通孔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：各別被設置在各加熱用壁體10的複數線圈狀加熱器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10的相面對領域在上下方向隔有距離被配置成棚狀使來自前述加熱用壁體10的熱被傳導的構件。在本實施方式中，嵌入兩側的加熱用壁體10中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，是由：兩側的加熱用壁體10、及上下的熱放射構件12所劃界的空間，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10，是在對應面向於各個的收容空間14側的各壁面的彼此的位置，形成有沿收容空間的深度方向B1、B2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W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，以使被加熱物的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W的兩側緣部是可傳熱地被開放的話被加熱物W的溫度是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W的兩側緣部直接傳熱，就可達成被加熱物W的溫度的均一化。

在各收容空間14的前面側形成有開口部14a(第2圖參照)。各收容空間14的背面側的開口部14b，是藉由作為閉塞構件的背壁構件26被閉塞。即，各收容空間14，是只有在前面側的開口部14a開口。藉由在前面側設置開口部14a，在收容空間的內部被加熱而膨脹的空氣是成為朝外部被散逸。背面側的開口部14b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和氣體是即使朝外部散逸，空氣也不易從外部流入收容空間14內。

最上部的2枚的熱放射構件12之間及最底部的2枚的熱放射構件12之間，是各別不導入被加熱物W的空的空間，形成空氣的絕熱層用的絕熱空間20T、20B。

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。

絕熱材23，是為了將來自外氣的左側加熱用壁體10A及右側加熱用壁體10C的熱的亂流干擾最小限度地抑制而設置，由玻璃纖維等的熱絕緣性的材料所形成。

接著，說明本發明的加熱裝置100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的前面側的開口部14a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。藉由無圖示的溫調手段，以使各溫度感測器15的檢出溫度成為目標溫度的方式，獨立地控制複數線圈狀加熱器11的發熱量的各個或是各群組。

因為在各收容空間14的左右配置加熱用壁體10，在上下配置熱放射構件12，所以可藉由：從藉由線圈狀加熱器11的熱而昇溫的左右的加熱用壁體10所放射的熱、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被加熱，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高(佳)。在此，線圈狀加熱器11，因為是使發熱線11w的捲取線間距，成為在兩端部較小，在中央部大，所以在加熱用壁體10的深度方向，溫度容易降低的深度方向B1、B2的兩端部的發熱量變大，溫度分布就可被均一化。因此，各收容空間14內的深度方向的溫度分布也被均一化。因此，各個的收容空間14內是不會不均勻而是均等地被加熱，加熱裝置100整體中的溫度分布的均一性也良好。

且各收容空間14，是藉由上述結構，就不會發生起因於熱氣的上昇的上部空間的熱積蓄現象及過熱現象。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。

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。發熱手段不限定於線圈狀加熱器，也可以是其他的加熱器、和加熱管。

第2實施方式在第5圖及第6圖顯示第2實施方式的加熱裝置。第5圖及第6圖所示的加熱裝置100A，除了具備抽屜機構80以外，是與第1實施方式同樣的結構。抽屜機構80，是由金屬托板所形成，具有：將前面側的開口部14a閉塞的閉塞部81、及插入收容空間14內的形成托板狀的插入部82。閉塞部81，是將前面側的開口部14a關閉時，如第5圖及第6圖所示，形成為在閉塞部81的上端部及開口部14a的上端側之間形成有規定的間隙Gp。插入部82，是直接接觸地被載置熱放射構件12上。

被加熱物W，也可以被裝設於上述的溝10t，也可以直接載置或是透過治具載置在抽屜機構80的插入部82。插入部82，因為是直接接觸熱放射構件12上，所以被加熱至與熱放射構件12和加熱用壁體10相同溫度。因此，被載置於插入部82的被加熱物W也被加熱至與熱放射構件12和加熱用壁體10同樣溫度。

閉塞部81的規定的間隙Gp，當開口部14a的開口面積過大的情況時，將開口部14a開放的話，大量的空氣會從外部流入收容空間14內，而具有使被加熱物W的溫度均一性降低(變差)的可能性。因此，由閉塞部81將開口部14a關閉的話，可以防止大量的空氣從外部流入收容空間14內。設置規定的間隙Gp，是為了使被加熱而膨脹的空氣朝收容空間14的外部被散逸。若間隙Gp過小的話朝外部的空氣的流動會變快，間隙的Gp附近的被加熱物W的溫度均一性會降低(變差)。且若收容空間14完全地密閉的話，被加熱的空氣的流動因為會在收容空間14內發生，因為空氣循環會降低(變差)所以熱傳達變弱，所以長時間的加熱時間是成為必要。即，藉由規定的間隙Gp將開口部14a的開口面積最適化，就可以將被加熱物W的溫度均一性良好地保持且可以達成加熱時間的最適化。且，藉由設置規定的間隙Gp，從被加熱物W伸出的排出氣體的排出效果也佳。又，也可採用不形成規定的間隙Gp的結構。

第3實施方式在第7圖及第8圖顯示第3實施方式的加熱裝置。第7圖及第8圖所示的加熱裝置100B的結構，除了具備抽屜機構180以外，是與第1實施方式同樣的結構。抽屜機構180，是與上述的抽屜機構80同樣地具備閉塞部181及插入部182，但是插入部182被裝設於溝10t的點，是與上述的插入部82相異。在此情況下，被加熱物W，是直接或是透過治具被載置在插入部182上。閉塞部181及開口部14a之間，與上述同樣，形成有規定的間隙Gp。藉由將插入部182保持在溝10t，使加熱用壁體10及插入部182成為直接接觸，使插入部182被保持在與加熱用壁體10同樣的溫度。因此，可以將被加熱物W的溫度均一性良好地保持且可以達成加熱時間的最適化。

第4實施方式在第9圖及第10圖顯示第4實施方式的加熱裝置。第9圖及第10圖所示的加熱裝置100C，除了具備抽屜機構280以外，是與第1實施方式同樣的結構。且，抽屜機構280的構造，基本上，是與上述的抽屜機構80相同。但是，抽屜機構280，是設有將由立體構造物所構成的被加熱物W搭載在插入部282用的複數保持構件283。藉由設置保持構件283，可以在將由立體構造物所構成的被加熱物W的姿勢保持的狀態下加熱。

第5實施方式在第11圖及第12圖顯示第5實施方式的加熱裝置。第11圖及第12圖所示的抽屜機構380，是具有：將開口部14a閉塞的閉塞部381、及被裝設於溝10t的插入部382。在閉塞部381的下端側及開口部14a的下端側之間，形成有規定的間隙Gp。在插入部382中，將立體構造物的被加熱物W組裝用的複數缺口部384是呈一列地配列。藉由使被加熱物W的一部分嵌入此缺口部384，而使被加熱物W被組裝在插入部382。氣體排出孔383是被配列在形成一列的缺口部384的兩側。

在此實施方式中，被組裝於缺口部384的被加熱物W被加熱而使排出氣體被放出的話，因為排出氣體比通常空氣更重，所以排出氣體是通過氣體排出孔383朝插入部382的背面側被排出。朝插入部382的背面側被排出的排出氣體，是通過形成於開口部14a的下端部的規定的間隙Gp朝外部被排出。

在上述的實施方式中，將規定的間隙Gp形成於開口部14a及閉塞部381之間，但是不被限定於此，在閉塞部381設置開口也可以。且在上述加熱裝置100中，加熱用壁體10、天板16、底板17，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包含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和立體形狀物的任何被加熱物的熱處理的產業領域中。

10:加熱用壁體 10A:左側加熱用壁體 10B:中央加熱用壁體 10C:右側加熱用壁體 10t:溝 11:線圈狀加熱器 11s:金屬管 11w:發熱線 12:熱放射構件 14:收容空間 14a:開口部 14b:背面 15:溫度感測器 16:天板 17:底板 20B:絕熱空間 20T:絕熱空間 23:絕熱材 24:貫通孔 25:貫通孔 26:背壁構件 30:架台單元 50:突起構件 80:抽屜機構 81:閉塞部 82:插入部 100:加熱裝置 100A:加熱裝置 100B:加熱裝置 100C:加熱裝置 180:抽屜機構 181:閉塞部 182:插入部 280:抽屜機構 282:插入部 283:保持構件 380:抽屜機構 381:閉塞部 382:插入部 383:氣體排出孔 384:缺口部 Gp:間隙 W:被加熱物 W1:端部 W2:中央部

[第1圖] 顯示本發明的第1實施方式的加熱裝置的前視圖。 [第2圖] 第1圖的加熱裝置的側面圖。 [第3圖] 顯示線圈狀加熱器的結構的圖。 [第4圖] 第1圖的加熱裝置的剖面圖，顯示線圈狀加熱器的配置的剖面圖。 [第5圖] 本發明的第2實施方式的加熱裝置的主要部分放大圖。 [第6圖] 第5圖的加熱裝置的側面圖。 [第7圖] 本發明的第3實施方式的加熱裝置的主要部分放大圖。 [第8圖] 第7圖的加熱裝置的側面圖。 [第9圖] 本發明的第4實施方式的加熱裝置的俯視圖。 [第10圖] 第9圖的加熱裝置的側面圖。 [第11圖] 本發明的第5實施方式的加熱裝置的俯視圖。 [第12圖] 第11圖的加熱裝置的側面圖。

10,10A~10C:加熱用壁體

10t:溝

11:線圈狀加熱器

12:熱放射構件

14:收容空間

15:溫度感測器

16:天板

17:底板

20T,20B:絕熱層

23:絕熱材

24:貫通孔

25:貫通孔

30:架台單元

100:加熱裝置

W:被加熱物

Claims

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，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，並且前述加熱裝置進一步具有金屬製的抽屜機構，其具有：將前述前面側的開口部閉塞的閉塞部、及被插入收容空間內且與前述加熱用壁體或是前述熱放射構件直接接觸的插入部。
如請求項1的加熱裝置，其中，前述閉塞部，是將前述前面側的開口部關閉時，在與該開口部之間形成有規定的間隙。
如請求項2的加熱裝置，其中，前述規定的間隙，是形成於前述開口部的上端側。
如請求項2的加熱裝置，其中，前述規定的間隙，是形成於前述開口部的下端側。
如請求項1的加熱裝置，其中，前述插入部，是形成為可搭載被加熱物。
如請求項1的加熱裝置，其中，在前述閉塞部形成有開口。
如請求項5的加熱裝置，其中，在前述插入部中，設有將由立體構造物所構成的被加熱物搭載用的保持構件。
如請求項5的加熱裝置，其中，在前述插入部中，形成有將由立體構造物所構成的被加熱物搭載用的缺口。
如請求項1的加熱裝置，其中，前述插入部，是直接被載置在前述熱放射構件上。
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的朝前述收容空間的深度方向延伸的支撐面，前述插入部，其兩端部是藉由前述支撐面而被承接。
如請求項1至10中任一項的加熱裝置，其中，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發熱量各別地控制，或是對於被群組化成複數群組的前述複數發熱手段將各群組的發熱量獨立地控制的溫調手段。
一種加熱方法，使用請求項1至11中任一項的加熱裝置將被加熱物加熱。