(57)【要約】【課題】冷却効率をより高めることのできる赤外線ヒーターを提供する。【解決手段】赤外線ヒーター１０は、加熱されると赤外線を含む電磁波を放射するフィラメント２１と、フィラメント２１を覆い３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収可能な管２２と、管２２の外周のうち一部を覆い、冷媒液が流通可能な冷媒流路５０が内部に形成された流路形成部材４０と、流路形成部材４０と接触し、且つ管２２の外周のうち流路形成部材４０が覆っていない部分を覆い、電磁波のうち少なくとも３．５μｍ以下の波長の赤外線を透過可能な赤外線透過板６０と、管２２と流路形成部材４０及び赤外線透過板６０との間に形成され、ガスを充填可能な閉空間７０と、を備えている。【選択図】図２
2015149216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されると赤外線を含む電磁波を放射する発熱体と、
前記発熱体を覆い３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収可能な管と、
前記管の外周のうち一部を覆い、冷媒液が流通可能な冷媒流路が内部に形成された流路形成部材と、
前記流路形成部材と接触し、且つ前記管の外周のうち前記流路形成部材が覆っていない部分を覆い、前記電磁波のうち少なくとも３．５μｍ以下の波長の赤外線を透過可能な赤外線透過部材と、
前記管と前記流路形成部材及び前記赤外線透過部材との間に形成され、ガスを充填可能な閉空間と、
を備えた赤外線ヒーター。
【請求項２】
前記赤外線透過部材と前記管との距離が１ｍｍ以下である、
請求項１に記載の赤外線ヒーター。
【請求項３】
前記閉空間には、前記ガスとして水素とヘリウムとの少なくとも一方が充填されている、
請求項１又は２に記載の赤外線ヒーター。
【請求項４】
前記流路形成部材は、前記管の外周のうち前記赤外線透過部材とは反対側を覆う部分の該管との対向面が、該管の外周面に沿った形状となっており、該対向面と該管の外周面との距離が１ｍｍ以下である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の赤外線ヒーター。
【請求項５】
前記冷媒流路は、前記発熱体からみて前記赤外線透過部材とは反対側以外の位置に少なくとも形成されている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の赤外線ヒーター。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の赤外線ヒーターを複数備え、
前記発熱体の長手方向に垂直な方向且つ前記発熱体からみて前記赤外線透過部材に向かう方向を下方向とし、前記下方向に垂直且つ前記発熱体の長手方向に垂直な方向を左右方向としたときに、前記複数の赤外線ヒーターが前記左右方向に隣接配置されている、
赤外線ヒーターユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線ヒーター及び赤外線ヒーターユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、赤外線を放出する赤外線ヒーターとしては、種々の構造のものが開発されている。例えば、特許文献１には、発熱体と、発熱体を囲む内管及び外管と、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、内管及び外管が３．５μｍ以下の波長の赤外線を透過し、３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するフィルタとして機能している。３．５μｍ以下の波長の赤外線は、水素結合を切断する能力に優れるといわれており、この波長の赤外線を放射することで効率的に対象物の乾燥などを行うことができるとしている。また、特許文献１に記載の赤外線ヒーターでは、内管と外管との間に空気などを冷媒として流すことで、内管及び外管を冷却している。これにより、過熱により外管が３．５μｍを超える波長の赤外線の放射体となることを抑制できるとしている。また、外管を冷却することで、ヒーター外管の表面温度が低下するため、揮発溶剤の発火を抑制できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７９００９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、赤外線ヒーターに用いる管などの部材の冷却効率をより高めたいという要望があった。ここで、冷却効率を高める方法として、例えば空気などのガスの代わりに水などの液体を用いて冷却することも考えられる。しかし、例えば特許文献１の赤外線ヒーターにおいて内管と外管との間にガスの代わりに水を流すと、対象物に向かう赤外線を水が吸収してしまうため、そのような構成は採用できなかった。
【０００５】
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、冷却効率をより高めることのできる赤外線ヒーターを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の赤外線ヒーターは、
加熱されると赤外線を含む電磁波を放射する発熱体と、
前記発熱体を覆い３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収可能な管と、
前記管の外周のうち一部を覆い、冷媒液が流通可能な冷媒流路が内部に形成された流路形成部材と、
前記流路形成部材と接触し、且つ前記管の外周のうち前記流路形成部材が覆っていない部分を覆い、前記電磁波のうち少なくとも３．５μｍ以下の波長の赤外線を透過可能な赤外線透過部材と、
前記管と前記流路形成部材及び前記赤外線透過部材との間に形成され、ガスを充填可能な閉空間と、
を備えたものである。
【０００７】
この本発明の赤外線ヒーターでは、３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収可能な管が発熱体を覆っているため、主に波長３．５μｍ以下の赤外線（波長０．７μｍ〜３．５μｍの赤外線であり、近赤外線とも称する）が、赤外線透過部材を通過して対象物に照射される。波長３．５μｍ以下の赤外線は、水素結合を切断する能力に優れ、効率的に対象物の乾燥や脱水などを行うことができる。また、赤外線透過部材は、管の外周のうち流路形成部材が覆っていない部分を覆っているため、その部分を通過して対象物に向かう赤外線を冷媒流路内の冷媒液が吸収してしまうことはない。そして、管や赤外線透過部材は発熱体からの赤外線などにより加熱されるが、流路形成部材との間に形成された閉空間にガスを充填し、流路形成部材の冷媒流路に冷媒液を流すことで、管や赤外線透過部材を冷媒液を用いて冷却することができる。具体的には、管の熱が閉空間内のガスを介して流路形成部材に伝導し、冷媒液に熱が奪われることで、管が冷却される。また、赤外線透過部材は流路形成部材と接触しているため、冷媒液に熱が奪われることで赤外線透過部材が冷却される。このように、液体を冷媒として用いて冷却を行うため、例えば空気などの気体のみを用いて冷却を行う場合と比べて、冷却効率をより高めることができる。ここで、「流路形成部材と接触し」とは、赤外線透過部材と流路形成部材とが直接接触している場合や、接着剤又は他の部材などを介して間接的に接触している場合を含む。
【０００８】
本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記赤外線透過部材と前記管との距離が１ｍｍ以下としてもよい。こうすれば、赤外線透過部材が管に近いことにより、管の熱が閉空間内のガスだけでなく赤外線透過部材を介しても流路形成部材に伝導しやすくなるため、管の冷却効率がより高まる。
【０００９】
本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記赤外線透過部材と前記管とが接触していてもよい。ここで、「前記赤外線透過部材と前記管とが接触」とは、赤外線透過部材と管とが直接接触している場合や、接着剤又は他の部材などを介して間接的に接触している場合を含む。
【００１０】
本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記閉空間には、前記ガスとして水素とヘリウムとの少なくとも一方が充填されていてもよい。こうすれば、例えば空気と比べて水素やヘリウムは熱伝導率が高いため、管などの冷却効率をより高めることができる。
【００１１】
本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記流路形成部材は、前記管の外周のうち前記赤外線透過部材とは反対側を覆う部分の該管との対向面が、該管の外周面に沿った形状となっており、該対向面と該管の外周面との距離が１ｍｍ以下としてもよい。こうすれば、対向面が管の外周面の近くに位置していることにより、管の熱が流路形成部材に伝導しやすくなるため、管の冷却効率がより高まる。対向面と管の外周面との距離は０．４〜０．６ｍｍとしてもよい。
【００１２】
前記冷媒流路は、前記発熱体からみて前記赤外線透過部材とは反対側以外の位置に少なくとも形成されていてもよい。こうすれば、赤外線透過部材とは反対側の位置にのみ冷媒流路が形成されている場合と比べて、冷媒流路が赤外線透過部材に近いため、赤外線透過部材の冷却効率がより高まる。
【００１３】
本発明の赤外線ヒーターユニットは、
上述したいずれかの態様の本発明の赤外線ヒーターを複数備え、
前記発熱体の長手方向に垂直な方向且つ前記発熱体からみて前記赤外線透過部材に向かう方向を下方向とし、前記下方向に垂直且つ前記発熱体の長手方向に垂直な方向を左右方向としたときに、前記複数の赤外線ヒーターが前記左右方向に隣接配置されている、
ものである。
【００１４】
この本発明の赤外線ヒーターユニットは、本発明の赤外線ヒーターを複数備えており、各々の赤外線ヒーターは上述したように管や赤外線透過部材などの冷却効率がより高まる効果が得られる。そのため、複数の赤外線ヒーターを隣接配置しても個々の赤外線ヒーターが過熱されにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】赤外線ヒーター１０の説明図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】赤外線ヒーターユニット１００の説明図。
【図５】変形例の赤外線ヒーター１１０の断面図。
【図６】変形例の赤外線ヒーター２１０の断面図。
【図７】変形例の赤外線ヒーター３１０の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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の説明図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。なお、図１に示した断面は赤外線ヒーター１０の中心線を通るように切断した面である。
【００１７】
赤外線ヒーター１０は、発熱体であるフィラメント２１を管２２が囲むように形成されたヒーター本体２０と、このヒーター本体２０の全体を覆う略直方体形状のケーシング３０と、を備えている。赤外線ヒーター１０は、フィラメント２１の長手方向に垂直且つフィラメント２１からみて赤外線透過板６０に向かう方向（下方向）に配置された図示しない対象物に対して、赤外線を放射するものである。
【００１８】
フィラメント２１は、加熱すると赤外線を放射する発熱体であり、本実施形態ではＷ（タングステン）製とした。なおフィラメント２１の材料としては、他にＮｉ−Ｃｒ合金，Ｍｏ，Ｔａ，及びＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金などを挙げることができる。フィラメント２１の長手方向（図１の左右方向であり、前後方向と称する）の両端には電極２３が取り付けられている。このフィラメント２１は、両端の電極２３にそれぞれ接続されたソケット２５，電気配線２６を介して外部の図示しない電力供給源から電力が供給される。フィラメント２１は、供給された電力により例えば７００〜１７００℃に通電加熱されると、波長が３．５μｍ以下（例えば１．５から３μｍ付近）の赤外線領域にピークを持つ赤外線を放射する。
【００１９】
管２２は、円筒状の管であり、フィラメント２１から放射された電磁波のうち３．５μｍ以下の波長の赤外線を通過し３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するフィルタとして機能する赤外線吸収材料で形成されている。管２２は、３．５μｍ以下の波長の赤外線の透過率が例えば８０％以上である。管２２は、３．５μｍを超える波長の赤外線の吸収率が例えば５０％以上であり、８０％以上としてもよい。管２２に用いるこのような赤外線吸収材料としては、例えば、石英ガラスなどが挙げられる。本実施形態では、管２２は石英ガラスで形成されているものとした。管２２の内部は、アルゴンガスにハロゲンガスを添加した雰囲気となっている。
【００２０】
ケーシング３０は、下方に開口してヒーター本体２０の下方以外（上，前後，左右）を覆う流路形成部材４０と、流路形成部材４０の開口を塞いでヒーター本体２０の下方を覆う赤外線透過板６０と、を備えている。ケーシング３０の内側は封止されており、管２２と流路形成部材４０及び赤外線透過板６０との間に閉空間７０が形成されている。
【００２１】
流路形成部材４０は、ヒーター本体２０の前方を覆う板状の蓋部４２と、ヒーター本体２０の上，後，左右を覆う本体部４３と、を備えている。本体部４３の後方及び蓋部４２は、ヒーター本体２０の両端に接続されたソケット２５がそれぞれ貫通しており、本体部４３及び蓋部４２内にソケット２５が気密に固定されている。この両側のソケット２５により、ヒーター本体２０はケーシング３０内で支持されている。蓋部４２は本体部４３から取り外し可能となっており、例えばヒーター本体２０の交換などのメンテナンス時にヒーター本体２０をケーシング３０の前方から引き出せるようになっている。また、蓋部４２と本体部４３との接触部分は、図示しないＯリングなどにより封止可能である。
【００２２】
図２に示すように、本体部４３は、前後方向に垂直な断面で見たときに上下が逆転した略Ｕ字状をしている。本体部４３は閉空間７０に面しており、フィラメント２１の中心よりも上方に位置する部分（管２２の上半分と対向する部分）が湾曲面４３ａとなっている。湾曲面４３ａは、管２２の外周面に沿った形状（半円筒状）となっており、湾曲面４３ａと管２２の外周面との距離Ｌ１は１ｍｍ以下とすることが好ましい。距離Ｌ１は０．４〜０．６ｍｍとすることが更に好ましい。なお、本実施形態では湾曲面４３ａと管２２とは中心軸が同軸であり、距離Ｌ１は湾曲面４３ａと管２２の外周面の半径との差に等しい。本体部４３のうちヒーター本体２０の左右を覆う部分では、閉空間７０に面する部分は上下方向及び前後方向に沿った平面となっている。
【００２３】
湾曲面４３ａの表面には反射層４４が形成されている。この反射層４４は、フィラメント２１よりも上方、すなわちフィラメント２１からみて赤外線を放射する対象物とは反対側に位置している。反射層４４は、フィラメント２１から放射される電磁波のうち、少なくとも赤外線を反射する赤外線反射材料で形成されている。赤外線反射材料としては、例えば金，白金，アルミニウムなどが挙げられる。反射層４４は、湾曲面４３ａの表面に塗布乾燥、スパッタリングやＣＶＤ、溶射といった成膜方法を用いて赤外線反射材料を成膜することで形成されている。反射層４４は、湾曲面４３ａに沿って形成されており、その断面の円弧を含む円の中心位置にフィラメント２１が位置するように配置されている。その結果、フィラメント２１から発せられた赤外線の一部は、反射層４４で反射され、効率的に対象物に照射される。なお、特に限定するものではないが、反射層４４の厚みは例えば０．１から１．０μｍである。また、反射層４４は、金属箔（例えば厚み０．１ｍｍ）を湾曲面４３ａに接着材により貼り付けることで形成してもよい。
【００２４】
流路形成部材４０の内部には、冷媒液が流通可能な冷媒流路５０が形成されている。冷媒流路５０は、冷媒入口５１，冷媒出口５５，連通路５３と（図１，３参照）、右側流路５２，左側流路５４と（図２，３参照）を備えている。冷媒入口５１は、本体部４３の後方上面に形成され、ブラケット４５に取り付けられた冷媒入口管４６と連通している。右側流路５２は、冷媒入口５１と上下に連通し閉空間７０の右側に形成された空間である。連通路５３は、右側流路５２と上下に連通し本体部４３の前方上面付近に形成された空間である。左側流路５４は、連通路５３と上下に連通し閉空間７０の左側に形成された空間である。冷媒出口５５は、本体部４３の後方上面に形成され、左側流路５４と上下に連通すると共に、ブラケット４５に取り付けられた冷媒出口管４７と連通している。右側流路５２，左側流路５４は、フィラメント２１の前端から後端までに亘って、フィラメント２１の左右にそれぞれ形成されている。冷媒入口管４６には、外部から冷媒液として例えば水が供給される。冷媒入口管４６から冷媒入口５１内に流入した冷媒液は、右側流路５２，連通路５３，左側流路５４，冷媒出口５５をこの順に通過しながら流路形成部材４０などの熱を奪うことで赤外線ヒーター１０を冷却し、冷媒出口管４７から流出する。なお、例えば冷媒入口管４６と冷媒入口５１との間など、ブラケット４５と本体部４３との間は、例えば図示しないＯリングなどで封止されている。
【００２５】
また、流路形成部材４０の内部には、閉空間７０にガスを充填するためのガス流路５８，５９が形成されている。ガス流路５８は、ブラケット４５に取り付けられたガス入口管４８と閉空間７０とを連通させている。ガス流路５９は、ブラケット４５に取り付けられたガス出口管４９と閉空間７０とを連通させている。閉空間７０には、例えば赤外線ヒーター１０の使用前などに、ガス入口管４８，ガス流路５８を介して外部から供給されたガスが充填される。閉空間７０に充填するガスは、熱伝導率の高いガスであることが好ましく、例えば水素とヘリウムとの少なくとも一方とすることが好ましい。また、赤外線ヒーター１０の使用後や蓋部４２を取り外す際などのメンテナンス時には、ガス流路５９，ガス出口管４９を介して閉空間７０内のガスを抜くと共にガス入口管４８，ガス流路５８から例えば空気などを供給して閉空間７０内のガスを置換する。
【００２６】
流路形成部材４０は、熱伝導率が比較的高く、耐熱性や耐食性の比較的高い材料で形成することが好ましい。本実施形態では、流路形成部材４０は、アルミナセラミックスからなるものとした。セラミックスからなる流路形成部材４０を製造する方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。まず、セラミックスの原料粉末に、有機バインダーと、可塑剤と、有機溶剤とを適宜混合してペーストとし、このペーストからドクターブレード法などにより複数のグリーンシートを成形する。続いて、グリーンシートに冷媒流路５０やガス流路５８，５９などに対応する孔をパンチ打ち抜き等により形成する。そして、複数のグリーンシートを積層して積層体とし、積層体を焼成して流路形成部材４０（蓋部４２及び本体部４３）を得る。このように、複数のセラミックスグリーンシートを積層して焼成することで、冷媒流路５０やガス流路５８，５９などの内部空間を有する形状の流路形成部材４０（特に本体部４３）を比較的容易に製造することができる。なお、流路形成部材４０は、アルミナに限らず炭化珪素などのセラミックスとしてもよい。また、流路形成部材４０はセラミックスに限らず他の材料（例えば金属など）からなるものとしてもよい。流路形成部材４０（特に本体部４３）は、冷媒流路５０やガス流路５８，５９などの内部空間を形成しやすく、熱伝導率の比較的高い材料で形成すればよい。
【００２７】
赤外線透過板６０は、長手方向が前後方向である平板状の部材であり、上面が閉空間７０に面している。赤外線透過板６０は、フィラメント２１から放射される電磁波のうち、少なくとも３．５μｍ以下の波長の赤外線を透過可能な赤外線透過材料で形成されている。赤外線透過板６０は、３．５μｍ以下の波長の赤外線の透過率が例えば８０％以上である。また、赤外線透過板６０は、熱伝導率が比較的高く、耐熱性や耐食性の比較的高い材料で形成することが好ましい。赤外線透過板６０に用いるこのような赤外線透過材料としては、例えば、透光性アルミナセラミックスやサファイアガラス（単結晶サファイア）などのアルミナを主成分とするものが挙げられる。本実施形態では、赤外線透過板６０はサファイアガラスからなるものとした。この赤外線透過板６０は、本体部４３の下面に接着層６１を介して接着されており、本体部４３に間接的に接触している。接着層６１は、熱伝導率やシール性の高いものが好ましい。接着層６１としては、例えば銀ナノ粒子を含む銀接着剤や、高熱伝導性のシリコーン樹脂が挙げられる。赤外線透過板６０と管２２との距離Ｌ２(図１，２参照）は、１ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、赤外線透過板６０は、一枚の板としてもよいし、複数枚の板を前後や左右に並べたものとしてもよい。赤外線透過板６０を複数枚の板で構成する場合、例えば接着層６１と同様の接着剤を塗布したり、板の表面に赤外線を透過可能な封止用のシートを貼り付けたりすることにより、板同士の隙間を封止すればよい。
【００２８】
次に、こうして構成された本実施形態の赤外線ヒーター１０の動作について説明する。赤外線ヒーター１０の動作時には、閉空間７０にガス（本実施形態では、ヘリウムとした）を充填しておき、フィラメント２１が例えば７００〜１７００℃になるように電力供給源からヒーター本体２０に電力を供給する。また、冷媒流路５０に冷媒液としての水を流通させる。フィラメント２１から波長が３．５μｍ以下にピークを持つ赤外線が放射されると、波長が３．５μｍを超える赤外線は管２２により吸収されるため、主に波長３．５μｍ以下の赤外線が赤外線透過板６０を通過して対象物に照射される。波長３．５μｍ以下の赤外線は、水素結合を切断する能力に優れ、効率的に対象物の乾燥や脱水などを行うことができる。このとき、管２２や赤外線透過板６０，反射層４４などは、フィラメント２１からの赤外線や、赤外線ヒーター１０が配置された炉内の雰囲気などにより加熱されるが、閉空間７０にガスを充填し、冷媒液を冷媒流路５０に流通させることによって、管２２，赤外線透過板６０，反射層４４は冷却される。具体的には、管２２の熱が閉空間７０内のガスを介して流路形成部材４０に伝導し、冷媒液に熱が奪われることで、管２２が冷却される。また、赤外線透過板６０は接着層６１を介して流路形成部材４０と接触しているため、冷媒液に熱が奪われることで赤外線透過板６０が冷却される。さらに、反射層４４は本体部４３の湾曲面４３ａ状に形成されているため、本体部４３を介して冷媒液に熱が奪われることで反射層４４が冷却される。これらにより、管２２，赤外線透過板６０，反射層４４は所定温度以下（例えば１００℃以下、２００℃以下など）に冷却され、自身が赤外線（特に、３．５μｍを超える波長の赤外線）の二次放射体となることを抑制されている。なお、閉空間７０に充填するガスの量や、冷媒流路５０を流通させる冷媒液の流量及び温度は、管２２や赤外線透過板６０などが所定の温度以下に保たれるように、例えば実験により定めることができる。また、赤外線透過板６０の表面などに温度センサを取り付けておき、図示しない流量調整手段が温度センサが検出した温度に基づいて冷媒液の流量を調整するようにしてもよい。なお、例えば対象物から蒸発する溶剤などが存在する場合には、赤外線透過板６０など赤外線ヒーター１０の表面が、溶剤の着火点未満の温度に維持されるようにする。
【００２９】
なお、上述したように、流路形成部材４０は下方が開口しており、赤外線透過板６０はその開口部分を覆っている。すなわち、赤外線透過板６０は、管２２の外周のうち流路形成部材４０が覆っていない部分を覆っている。そのため、フィラメント２１から流路形成部材４０の開口を通過して対象物に向かう赤外線が、流路形成部材４０の冷媒流路５０を流通する冷媒液に吸収されることはない。すなわち、図２に示す放射領域６５（自身とフィラメント２１との間に流路形成部材４０が存在しない領域）内に対象物を配置すれば、冷媒液に吸収されることなくフィラメント２１からの赤外線を対象物に照射することができる。
【００３０】
特に限定するものではないが、赤外線ヒーター１０による乾燥や脱水を行う対象物としては、例えばグラビア印刷された半導体素子の回路パターンや、乾燥後にリチウムイオン二次電池要の電極となる塗膜、ＭＬＣＣ（積層セラミックコンデンサ）、ＬＴＣＣ（低温焼成セラミックス）やその他のグリーンシート用の薄膜として用いられる塗膜などが挙げられる。
【００３１】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のフィラメント２１が本発明の発熱体に相当し、管２２が管に相当し、冷媒流路５０が冷媒流路に相当し、流路形成部材４０が流路形成部材に相当し、赤外線透過板６０が赤外線透過部材に相当し、閉空間７０が閉空間に相当する。また、湾曲面４３ａが対向面に相当する。
【００３２】
以上説明した本実施形態の赤外線ヒーター１０によれば、冷媒流路５０内を流通する液体を冷媒として用いて管２２や赤外線透過板６０の冷却を行うため、例えば空気などの気体のみを用いて冷却を行う場合と比べて、冷却効率をより高めることができる。これにより、例えば空気のみを用いて冷却を行う場合と比べて、少ない流量の冷媒で管２２や赤外線透過板６０を所望の温度に維持できることになる。また、冷媒の流量が少なくて済む分だけ冷媒流路５０の容積を減らすことができ、赤外線ヒーター１０をより小型化することができる。なお、半導体集積回路の工場などでは空気清浄度の高い空気を使用しているが、そのような空気を冷媒にも用いると空気の使用量が増えてコストが増大する場合がある。冷媒として水などの液体を用いることで、そのようなコストを抑制することもできる。
【００３３】
また、距離Ｌ２を１ｍｍ以下とすることで、赤外線透過板６０が管２２に近いことにより、管２２の熱が閉空間７０内のガスだけでなく赤外線透過板６０を介しても流路形成部材４０に伝導しやすくなるため、管２２の冷却効率がより高まる。なお、管２２のうち放射領域６５に含まれる部分（図２の領域２２ａ）は、管２２の他の部分と比べて赤外線の二次放射体となることを抑制する意義が高い。管２２の他の部分が波長３．５μｍを超える赤外線の二次放射体となったときには、対象物に到達する前に領域２２ａがその赤外線を吸収できるからである。距離Ｌ２を小さくしたり、管２２と赤外線透過板６０とを接触させたりすることで、管２２のうち特に領域２２ａの冷却効率を高めることができる。
【００３４】
さらにまた、閉空間７０に水素とヘリウムとの少なくとも一方を充填することで、例えば空気を充填する場合と比べて管２２などの冷却効率をより高めることができる。そしてまた、距離Ｌ１を１ｍｍ以下とすることで、湾曲面４３ａが管２２の外周面の近くに位置していることにより、管２２の熱が流路形成部材４０に伝導しやすくなるため、管２２の冷却効率がより高まる。そしてさらにまた、右側流路５２，左側流路５４は、フィラメント２１からみて赤外線透過板６０とは反対側（上方）以外の位置（左右）に形成されている。このため、フィラメント２１の上方の位置にのみ冷媒流路５０が形成されている場合と比べて、冷媒流路５０が赤外線透過板６０に近いため、赤外線透過板６０の冷却効率がより高まる。
【００３５】
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。
【００３６】
例えば、上述した実施形態では、１本の赤外線ヒーター１０について説明したが、複数の赤外線ヒーター１０を隣接配置した赤外線ヒーターユニットとしてもよい。図４は、赤外線ヒーターユニット１００の説明図である。なお、図４は赤外線ヒーターユニット１００を前方右下から見た様子を示している。赤外線ヒーターユニット１００は、上述した実施形態の赤外線ヒーター１０を複数本（図４では６本）左右に隣接配置したものである。すなわち、隣接する赤外線ヒーター１０間では左右の面（側面）が互いに接触している。この赤外線ヒーターユニット１００では、赤外線ヒーター１０の各々の赤外線透過板６０が左右方向に並んでおり、より広い範囲に赤外線を照射することができる。そのため、より面積の大きい対象物の乾燥や脱水を行うことができる。また、例えば対象物の表面温度分布などを測定し、測定した値に基づいて複数の赤外線ヒーター１０のフィラメント２１に供給する電力を個々に調整することで、対象物の均熱性（特に左右方向の均熱性）を高めるなど温度分布を制御することができる。なお、このように複数の赤外線ヒーター１０を隣接配置した赤外線ヒーターユニット１００では、互いの熱により個々の赤外線ヒーター１０が過熱されやすい。しかし、赤外線ヒーター１０は上述したように冷媒液を用いることで効率よく冷却できるため、赤外線ヒーターユニット１００を構成するのに適している。また、上述したように赤外線ヒーター１０は冷媒液の流量が少なくて済むことで小型化しやすいため、多数の赤外線ヒーター１０をより小さい領域に密集させて配置することができる。これにより、対象物の温度分布をより細かいエリア単位で制御することができる。
【００３７】
上述した実施形態では、管２２と赤外線透過板６０との距離Ｌ２を１ｍｍ以下とした。距離Ｌ２は０ｍｍとしてもよい。すなわち、管２２と赤外線透過板６０とを直接的に接触させてもよい。また、管２２と赤外線透過板６０とを間接的に接触させてもよい。図５は、変形例の赤外線ヒーター１１０の断面図である。なお、図５は、図２と同じ断面の様子を示している。赤外線ヒーター１１０は、管２２の下部と赤外線透過板６０の中央上面とが溶接部１６２を介して間接的に接触している。溶接部１６２は、溶融した石英ガラスを用いて管２２と赤外線透過板６０との溶接を行った部分である。
【００３８】
上述した実施形態では、本体部４３は下方に開口しており、前後方向に垂直な断面で見たときに上下が逆転した略Ｕ字状をしているものとしたが、これに限られない。図６は、変形例の赤外線ヒーター２１０の断面図である。なお、図６は、図２と同じ断面の様子を示している。赤外線ヒーター２１０の本体部２４３の湾曲面２４３ａは、図２の湾曲面４３ａと異なり、フィラメント２１の中心よりも上方だけでなく左右や右下，左下に位置する部分までが管２２の外周面に沿った形状（中心が管２２と同軸の形状）となっている。すなわち、本体部２４３のうち閉空間７０に面する部分が略Ω字状をしている。このような形状にすることで、本体部２４３と管２２の下方（領域２２ａ）との距離がより小さくなるため、領域２２ａの冷却効率が高まる。なお、図６に示した赤外線ヒーター２１０では、図２と比べて本体部２４３の下方の開口の左右幅が小さくなっており、その分だけ放射領域６５が小さくなっている。放射領域６５の大きさは、対象物の大きさなどを考慮して、対象物への赤外線の照射に障害がないような範囲で適宜定めればよい。
【００３９】
上述した実施形態において、管２２と本体部４３との間に伝熱材を配置してもよい。図７は、変形例の赤外線ヒーター３１０の断面図である。なお、図７は、図２と同じ断面の様子を示している。赤外線ヒーター３１０では、湾曲面４３ａと管２２の外周面との間に伝熱材７０ａが配置されている。また、反射層４４は赤外線ヒーター１０とは異なり管２２の外周面に直接形成されて、管２２の上半分を覆っている。伝熱材７０ａは、湾曲面４３ａと反射層４４の外周面とに接触している。この伝熱材７０ａは、閉空間７０に充填するガスよりも熱伝導率の高い材料であり、例えばカーボンファイバーフェルトで形成されている。伝熱材７０ａは、湾曲面４３ａ及び管２２（反射層４４）の形状に応じて変形して両者との接触面積を増やすことができるよう、柔らかい材質であることが好ましい。伝熱材７０ａを配置することで、伝熱材７０ａを介して管２２の熱が流路形成部材４０に伝導しやすくなるため、管２２の冷却効率を高めることができる。特に、本体部４３と管２２との公差に起因して距離Ｌ１を１ｍｍ以下に保ちにくい場合には、伝熱材７０ａを配置する意義が高い。
【００４０】
上述した実施形態では、赤外線ヒーター１０の使用前に閉空間７０に水素とヘリウムとの少なくとも一方を充填しておくものとしたが、閉空間７０内にガスが充填されていればよく、例えば使用中に閉空間７０内のガスを流通させてもよい。
【００４１】
上述した実施形態では、管２２の左右に冷媒流路５０（右側流路５２，左側流路５４）が形成されているものとしたが、これに限らず流路形成部材４０内の冷媒流路５０はどのように形成されていてもよい。例えば、冷媒流路５０が右側流路５２と左側流路５４との一方のみ備えていてもよい。また、冷媒流路５０が、管２２の上方でフィラメント２１の前端から後端までに亘って前後方向に形成された上側流路をさらに備えていてもよい。
【００４２】
上述した実施形態では、赤外線透過板６０は平板状の部材としたが、これに限らず湾曲した部材など他の形状であってもよい。
【実施例】
【００４３】
［実施例１］
上述した実施形態で図１〜３を用いて説明した赤外線ヒーター１０を作製し、実施例１とした。なお、ケーシング３０の外形は上下高さが１５ｍｍ、前後長さが２２０ｍｍ、左右幅が２３ｍｍとした。管２２の外径は１０ｍｍ、距離Ｌ１は０．５ｍｍ、距離Ｌ２は０．５ｍｍとした。右側流路５２，左側流路５４の断面（図２に示す断面）の寸法は上下高さが８ｍｍ，左右幅が３ｍｍとした。右側流路５２，左側流路５４から閉空間７０までの左右方向の距離は１．５ｍｍとした。フィラメント２１の前後方向の長さは１４０ｍｍ、管２２の前後方向の長さは２００ｍｍとした。
【００４４】
［比較例１］
ケーシング３０を備えない代わりに、管２２の外側に内径２６ｍｍ，外径３０ｍｍの外管を配置し、外管と管２２との間の空間を冷媒流路とした赤外線ヒーターを作製し、比較例１とした。なお、外管の材質は管２２と同じ石英ガラスとした。また、外管の外周面の上半分には、実施例１の反射層４４と同様の反射層を形成した。
【００４５】
［冷却効率の比較］
実施例１において、閉空間７０に静圧５０Ｐａのヘリウムガスを充填し、冷媒流路５０内に常温の水が０．５Ｌ／ｍｉｎの流量で流通する状態にした。この状態で、フィラメント２１に供給する電力を５００Ｗとし、２分経過後に温度が安定した状態で、炉に面する部位である赤外線透過板６０の表面温度（赤外線透過板６０の下面のうちフィラメント２１の真下の温度）を測定したところ、９８℃であった。一方、比較例１において、外管と管２２との間の冷媒流路に常温の空気が３００Ｌ／ｍｉｎの流量で流通する状態とし、実施例１と同様にフィラメント２１に電力を供給したところ、２分経過後に温度が安定した状態で、炉に面する部位である外管の表面温度（外管の下端の温度）は１２０℃であった。以上より、冷媒液を用いて冷却する実施例１の方が、より小型寸法で製作でき、且つ、炉内に面する部位の冷却効率が高いことが分かった。
【符号の説明】
【００４６】
１０，１１０，２１０，３１０  赤外線ヒーター、２０  ヒーター本体、２１  フィラメント、２２  管、２２ａ  領域、２３  電極、２５  ソケット、２６  電気配線、３０  ケーシング、４０  流路形成部材、４２  蓋部、４３，２４３  本体部、４３ａ，２４３ａ  湾曲面、４４  反射層、４５  ブラケット、４６  冷媒入口管、４７  冷媒出口管、４８  ガス入口管、４９  ガス出口管、５０  冷媒流路、５１  冷媒入口、５２  右側流路、５３  連通路、５４  左側流路、５５  冷媒出口、５８，５９  ガス流路、６０  赤外線透過板、６１  接着層、６５  赤外線放射領域、７０  閉空間、７０ａ  伝熱材、１００  赤外線ヒーターユニット、１６２  溶接部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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