(57)【要約】【課題】電気絶縁性、耐熱性、柔軟性、安全性、及び物理的な耐久性に優れるカバー部材を備えた電熱ヒーターを提供する。【解決手段】シート状の基材６、基材６の表面に配列された被覆ヒーター線１、断熱材８、及びこれらを収納するカバー部材９からなる電熱ヒーター５であって、カバー部材９の少なくとも一部をフッ素樹脂繊維又は芳香族ナイロン繊維の織物で構成する。カバー部材９の少なくとも一部をフッ素樹脂繊維又は芳香族ナイロン繊維の織物で構成することにより、パーティクルの発生を大幅に減少させることができるとともに、耐薬品性、防水性を強化することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の基材、該基材の表面に配列されたヒーター線、断熱材、及びこれらを収納するカバー部材からなる電熱ヒーターであって、前記カバー部材の少なくとも一部が、フッ素樹脂繊維又は芳香族ナイロン繊維の織物であることを特徴とする電熱ヒーター。
【請求項２】
シート状の基材、該基材の表面に配列されたヒーター線、断熱材、及びこれらを収納するカバー部材からなる電熱ヒーターであって、前記カバー部材の少なくとも一部に、多孔質フッ素樹脂フィルムを用いることを特徴とする電熱ヒーター。
【請求項３】
前記多孔質フッ素樹脂フィルムが、シート状の織物又はフェルトにラミネートされていることを特徴とする請求項２に記載の電熱ヒーター。
【請求項４】
前記シート状の織物又はフェルト状の材質が、セラミック繊維又はガラス繊維であることを特徴とする請求項３に記載の電熱ヒーター。
【請求項５】
前記シート状の織物又はフェルト状の材質が、フッ素樹脂繊維又は芳香族ナイロン繊維である請求項３に記載の電熱ヒーター。
【請求項６】
前記ヒーター線が、その表面にセラミック繊維からなるフェルト状の被覆層を備えていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の電熱ヒーター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電熱ヒーターに関し、特に、その外表面を構成するカバー部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電熱ヒーターは、高温の機器や配管を加熱又は保温するために使用されるものであって、マントルヒーター、リボンヒーター又はジャケットヒーター等と呼ばれている。
【０００３】
電熱ヒーターの一例を図３に示す。この電熱ヒーター１５は、シート状の基材１６の上部にヒーター線１２を所定の形状で配列し、このヒーター線１２を固定糸１７により基材１６側に固定し、これを断熱材１８と共にカバー部材１９に納めて構成している。
【０００４】
この場合、基材１６、固定糸１７、断熱材１８及びカバー部材１９は、それぞれ電気絶縁性と耐熱性を備えた材質であることが好ましい。また、ヒーター線１２は、ニクロム線等をそのまま使用することもできるが、安全性の高い電熱ヒーター１５とするためには、線材の表面に絶縁材の被覆層を形成した被覆ヒーター線を用いることが好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電熱ヒーターは、非常に多くの分野で使用されるようになり、最近では半導体製造装置等においても広く使用されている。そして、これらの分野では非常に高度な要求がされるようになった。
【０００６】
まず、第一に、加熱の均一性が強く要求されるようになった。加熱の均一性を確保するためには、発熱量の小さなヒーター線を緻密に配列することが必要である。従って、図３に示すように、線間隔を狭くして緻密な配列とするためには、ヒーター線１２を小さな曲げ半径で折り曲げなければならないので、ヒーター線１２は高い柔軟性が要求されることになる。しかし、電熱ヒーターの安全性を確保するためには、被覆ヒーター線を使用する必要があり、このため、柔軟性に富んだ被覆ヒーター線が必要となった。
【０００７】
本発明者らは、セラミック繊維からなるフェルト状の被覆層が、線材との密着性に優れ、線材と強固に一体化することを発見し、柔軟性と耐久性に優れ、安全性の高い被覆ヒーター線の開発に成功し、これについて特許出願を行った（特願２００２―１５５６０８号）。
【０００８】
すなわち、この被覆ヒーター線は、二重絶縁構造の被覆ヒーター線であって、ヒーター線の表面にセラミック繊維からなるフェルト状の第１の被覆層を形成し、第１の被覆層の表面にセラミック繊維の編物等からなる第２の被覆層を形成したものである。
【０００９】
次に、半導体製造装置等において、電熱ヒーターから発生するパーティクルを低減することが強く要求されるようになった。図３に示すように、電熱ヒーター１５を構成する基材１６、固定糸１７、断熱材１８等は、セラミック繊維等の織物やフェルトを用いるために、パーティクルの発生が非常に多い材料である。従って、これらを収納するカバー部材１９を、パーティクルの発生が少ない材質とすることが要求されるようになった。
【００１０】
例えば、特許第３１７７４５３号には、マントルヒーターのカバー部材として、ガラスクロスにフッ素樹脂をコーティングした材料が提案されている。しかしながら、フッ素樹脂コートしたガラス繊維織物は、基布がガラス繊維であることから、折り曲げや擦れなどに弱く、そのため繰り返しの脱着や金属等との接触などによって破れやすく、破損した際には大量のパーティクルが発生する。従って、耐熱性や物理的な耐久性に優れたカバー部材の開発が必要となった。
【００１１】
本発明は、上記のような従来の問題を解決したものであって、電気絶縁性、耐熱性、柔軟性、安全性、及び物理的な耐久性に優れるカバー部材を備えた電熱ヒーターを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明の請求項１に係る電熱ヒーターは、シート状の基材、該基材の表面に配列されたヒーター線、断熱材、及びこれらを収納するカバー部材からなる電熱ヒーターであって、前記カバー部材の少なくとも一部が、フッ素樹脂繊維又は芳香族ナイロン繊維の織物である手段を採用している。
また、請求項２に係る電熱ヒーターは、シート状の基材、該基材の表面に配列されたヒーター線、断熱材、及びこれらを収納するカバー部材からなる電熱ヒーターであって、前記カバー部材の少なくとも一部に、多孔質フッ素樹脂フィルムを用いる手段を採用している。
さらに、請求項３に係る電熱ヒーターは、請求項２に記載の電熱ヒーターにおいて、前記多孔質フッ素樹脂フィルムが、シート状の織物又はフェルトにラミネートされている手段を採用している。
さらに、請求項４に係る電熱ヒーターは、請求項３に記載の電熱ヒーターにおいて、前記シート状の織物又はフェルト状の材質が、セラミック繊維又はガラス繊維である手段を採用している。
さらに、請求項５に係る電熱ヒーターは、請求項３に記載の電熱ヒーターにおいて、前記シート状の織物又はフェルト状の材質が、フッ素樹脂繊維又は芳香族ナイロン繊維である手段を採用している。
さらに、請求項６に係る電熱ヒーターは、請求項１から５の何れかに記載の電熱ヒーターにおいて、前記ヒーター線が、その表面にセラミック繊維からなるフェルト状の被覆層を備えている手段を採用している。
【００１３】
【作用】
本発明は、上記のような手段を採用したことにより、基材、ヒーター線、及び断熱材を収納するカバー部材は、少なくとも一部がフッ素樹脂繊維又は芳香族ナイロン繊維の織物で構成され、又は少なくとも一部に多孔質フッ素樹脂フィルムが用いられることになるので、電気絶縁性、耐熱性、柔軟性、安全性、及び物理的な耐久性に優れることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１及び図２を参照しつつ説明する。
図１には、本発明による電熱ヒーターの一実施の形態が示されていて、この電熱ヒーター５は、シート状の基材６の上部に被覆ヒーター線１を所定の形状で配列し、この被覆ヒーター線１を固定糸７により基材６側に固定し、これを断熱材８と共にカバー部材９に収めて構成したものである。
【００１５】
ここで、カバー部材９としては、フッ素樹脂繊維又は芳香族ナイロン繊維を使用することができる。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が好ましく、テフロン又はフルオン等の商品名で市販されているものを使用することができる。芳香族ナイロン（アラミド）としては、ケブラー、ノーメック又はコーネックス等の商品名で市販されているものを使用することができる。
【００１６】
また、カバー部材９として、多孔質のフッ素樹脂フィルムを使用することもできる。具体的には、ゴアテックス等の商品名で市販されているものを使用することができる。
【００１７】
さらに、カバー部材９として、多孔質のフッ素樹脂フィルムをシート状の織物又はフェルトにラミネートしたものを使用することもできる。シート状の織物又はフェルトの材質としては、耐熱性を備えた材料が好ましく、フッ素樹脂繊維、芳香族ナイロン繊維、セラミック繊維、又はガラス繊維等を使用することができる。
【００１８】
上記のカバー部材９は、柔軟性に優れているとともに、耐熱性及び物理的な耐久性に優れている。従って、その使用に際しては、カバー部材９自身からパーティクルを発生することは非常に少ない。また、基材６や断熱材８等により電熱ヒーター５の内部で発生したパーティクルが、外部に飛散することを完全に防止することができる。更に、上記のカバー部材９は、通気性を備えているので、水分の蒸発などにより電熱ヒーター５の内部で発生したガスを外部に放出することができる。更に、上記のカバー部材９は、撥水性が強く、また耐薬品性も高いので、外部から水や薬品がかかった場合でも、安全に使用することができる。
【００１９】
カバー部材９は、耐熱性に優れているが、フッ素樹脂又は芳香族ナイロンの耐熱性から、２５０℃以下で使用することが好ましい。電熱ヒーター５を使用した際に、カバー部材９の温度が最も高くなるのは、被加熱物に接する部分（加熱面）である。従って、加熱面が２５０℃以上となる場合には、この面の材質をセラミック繊維等の耐熱性の高いものとすることが好ましい。この場合でも、他の面に上記の材料を使用する限り、使用中にパーティクルが発生することは、非常に少ないからである。
【００２０】
被覆ヒーター線１は、図２に示すように構成される。すなわち、この被覆ヒーター線１は、二重絶縁構造の被覆ヒーター線１であって、ニクロム線等からなるヒーター線２の表面にセラミック繊維からなるフェルト状の第１の被覆層３を形成し、第１の被覆層３の表面にセラミック繊維の編物等からなる第２の被覆層４を形成したものである。この被覆ヒーター線１は、発熱量の小さいものを緻密に配列することができるので、カバー部材９の加熱面を均一な温度とすることができる。
【００２１】
この結果、加熱面において、局部的に異常な高温となることはないので、加熱面の温度が２５０℃に達するか否かによって、確実に材質を選定することができる。また、加熱面の温度を測定して、電流を調整することにより、加熱面の温度を確実に調節することができる。
【００２２】
＜実施例１＞
抵抗値８．９２Ω／ｍ、線径０．４ｍｍのニクロム線に、セラミックフェルトを被覆し、厚さ４００μｍの絶縁被覆層を形成させて、被覆ヒーター線とした。この被覆ヒーター線の絶縁被覆電圧は、常温で１１００Ｖであり、通常のヒーター線として十分な絶縁性を有していることを確認した。
次に、この被覆ヒーター線を用いて図１に示す電熱ヒーターを作成した。すなわち、被覆ヒーター線（２．２ｍ）を基布であるガラス繊維織物の上に５ｍｍピッチ間隔で配し、ガラス繊維糸で固定した。ヒーター背面の断熱材には、厚さ１５ｍｍのガラス繊維フェルトを用いた。また、カバー部材は、加熱面に表面処理剤を除去したＥガラス繊維織物を用い、その他の面には、フッ素樹脂繊維織物にフッ素樹脂フィルムをラミネートした（ジャパンゴアテックス（株）製、商品名ゴアテックス８１８１）ものを用い、縫製はフッ素樹脂の糸を用いた。
加熱試験は、ステンレス製パイプを被加熱体とし、これに作成した電熱ヒーターを巻き付け、１００Ｖの単相交流電圧を用いて、加熱面が２２０℃となるまでの昇温時間及び温度分布を確認した。その結果、約１０分間で目標温度に到達した。
サーモグラフ及び熱電対を用いて測定した温度分布の均一性は高いものであった。設定温度に約１時間保持した後、加熱試験を終了して電熱ヒーターを取り外し、ヒーターを１０回屈曲させてヒーターの断線や絶縁材の劣化状況を確認したが、異常は認められなかった。また、使用後のカバー部材にも、特に異常は認められなかった。
【００２３】
＜実施例２＞
ヒーター線は、実施例１と同様の被覆ヒーター線を用いた。
次に、この被覆ヒーター線を用いて図１に示す電熱ヒーターを作成した。すなわち、被覆ヒーター線（２．２ｍ）を基布であるシリカ繊維織物の上に５ｍｍピッチ間隔で配し、シリカ繊維糸で固定した。ヒーター背面の断熱材には、厚さ１５ｍｍのシリカフェルトを用いた。また、カバー部材は、フッ素樹脂繊維織物にフッ素樹脂フィルムをラミネートした（ジャパンゴアテックス（株）製、商品名ゴアテックス８１８１）ものを用い、縫製はフッ素樹脂の糸を用いた。
加熱試験は、実施例１と同様に行った。その結果、約１０分間で目標温度に到達した。サーモグラフ及び熱電対を用いて測定した温度分布の均一性は高いものであった。
設定温度に約１時間保持した後、加熱試験を終了して電熱ヒーターを取り外し、暗室にて打撃試験を行った。パーティクルの発生状況を、光源を用いて観察したが、パーティクルの発生量は、極めて微少であった。
また、使用後のカバー外面に水滴を落としたが、撥水性が強く、水の吸収は認められなかった。
【００２４】
＜実施例３＞
抵抗値８．９２Ω／ｍ、線径０．４ｍｍのニクロム線に、セラミックフェルトを被覆し、厚さ５００μｍの絶縁被覆層を形成させて、被覆ヒーター線とした。この被覆ヒーター線の絶縁破壊電圧は、常温で１３００Ｖであり、通常のヒーター線として十分な絶縁性を有していることを確認した。
次に、この被覆ヒーター線を用いて図１に示す電熱ヒーターを作成した。すなわち、被覆ヒーター線（２．２ｍ）を基布であるガラス繊維織物の上に５ｍｍピッチ間隔で配し、ガラス繊維糸で固定した。ヒーター背面の断熱材には、厚さ２０ｍｍのガラス繊維フェルトを用いた。また、カバー部材は、加熱面にフッ素樹脂繊維織物にフッ素樹脂フィルムをラミネートした（ジャッパンゴアテックス（株）製、商品名ゴアテックス８１８１）ものを用い、その他の面には、デュポン（株）製、商品名ノーメックスＮＦ７０４９織物を用いた。縫製はフッ素樹脂の糸を用いた。
加熱試験は、ステンレス製パイプを被加熱体とし、これに作成した電熱ヒーターを巻き付け、１００Ｖの単相交流電圧を用いて、加熱面が２２０℃となるまでの昇温時間及び温度分布を確認した。その結果、約１０分間で目標温度に到達した。
サーモグラフ及び熱電対を用いた温度分布の均一性は高いものであった。設定温度に約１時間保持した後、加熱試験を終了して電熱ヒーターを取り外し、ヒーターを１０回転屈曲させて、ヒーターの断線や絶縁材の劣化状況を確認したが、異常は認められなかった。また、使用後のカバー部材にも、特に異常は認められなかった。
また、実施例２と同様に、暗室にて打撃試験を行った。パーティクルの発生状況を光源を用いて観察したが、パーティクルの発生量は、極めて微少であった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の電熱ヒーターは、前記のように構成して、カバー部材の材質として、フッ素樹脂又は芳香族ナイロンを用いたことにより、パーティクルの発生を大幅に減少させることが可能となった。また、耐薬品性、防水性の強化が可能となった。さらに、セラミックフェルトを用いた被覆ヒーター線を用いることにより、加熱面の温度を均一に保持することが可能となり、これによってカバー部材の材料の選定と劣化防止を確実にすることが可能となった。この結果、より安全性の高いヒーターを構成させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電熱ヒーターの一実施の形態を示した概略図である。
【図２】図１の被覆ヒーター線を示した概略図である。
【図３】従来の電熱ヒーターの一例を示した概略図である。
【符号の説明】
１……被覆ヒーター線
２、１２……ヒーター線
３……第１の被覆層
４……第２の被覆層
５、１５……電熱ヒーター
６、１６……基材
７、１７……固定糸
８、１８……断熱材
９、１９……カバー部材
【図１】
2004185910.tif 000003
【図２】
2004185910.tif 000004
【図３】
2004185910.tif 000005