(57)【要約】【課題】効率的に所定の加熱プロセスに従った加熱を行う。【解決手段】加熱対象物Ｔを搬送する搬送装置２０と、搬送される加熱対象物を加熱する長尺なランプヒーター３０と、搬送装置及びランプヒーターを格納する加熱室４０とを備え、ランプヒーターはその長手方向が搬送装置による加熱対象物の搬送方向に沿った状態で支持されており、ランプヒーターの各々は発熱するフィラメント３２が搬送方向について重ならないように当該搬送方向に沿って一列に並んだ状態で支持されている。【選択図】図１３
2013257134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱対象物を搬送する搬送装置と、
搬送される前記加熱対象物を加熱する複数の長尺なランプヒーターと、
前記搬送装置及び前記複数のランプヒーターを格納する加熱室とを備え、
前記複数のランプヒーターはその長手方向が前記搬送装置による加熱対象物の搬送方向に沿った状態で支持されており、
前記ランプヒーターの各々は発熱するフィラメントが前記搬送方向について重ならないように当該搬送方向に沿って一列に並んだ状態で支持されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記ランプヒーターは、搬送方向に向かうにつれてその長手方向が上昇勾配又は下降勾配を描くように傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記ランプヒーターの長手方向における上昇勾配又は下降勾配の傾斜角度が調節可能であることを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
【請求項４】
前記ランプヒーターは、平行光照射型の反射板を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記加熱対象物の幅方向における両側に配置された耐熱部材を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の加熱装置。
【請求項６】
互いに隣接する前記ランプヒーターの端部と端部との間に、前記搬送装置の搬送面に平行であって搬送方向に直交する方向に沿ったランプヒーターを追加配置したことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の加熱装置。
【請求項７】
互いに隣接する前記ランプヒーターの端部に位置する電極と電極とが前記搬送方向について重合するように配置したことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記各ランプヒーターは、両端部を同じ方向に直角に屈曲させた形状に形成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプヒーターを使用する加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加熱対象物に対して、昇温、維持、降温などの加熱プロセスごとに決められた温度勾配で加熱対象物に対する加熱を行うためのプロセス加熱炉にあっては、炉内に加熱対象物を格納した状態で加熱源であるヒーターにより加熱が行われる。その場合、降温プロセスではヒーターをOFFして温度の下降勾配を作り出しているが、ヒーターは一回OFFすると、次の加熱の際には再びONして所定温度まで昇温するのを待たねばならなかった。従って、連続して複数の加熱対象物を加熱する場合には、毎回の降温プロセスと昇温プロセスとが時間のロスとなり、効率的な加熱作業を行うことができなかった。
【０００３】
一方、従来の加熱装置では、内部で加熱を行う加熱室と、加熱対象物を搬送するローラーと、ローラーによる搬送方向に沿って並んだ複数のランプヒーターとを備えているものがある（例えば、特許文献１の図１参照）。このように、加熱対象物の搬送を行う加熱装置であれば、随所での発熱量を適宜調節することで、複数の加熱対象物を順番に搬送するだけで所定の加熱プロセスを実現することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−１８４７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の加熱装置は、長尺のランプヒーターを搬送方向に直交する方向に沿わせた状態で搬送方向に複数並べて配置している。このため、加熱対象物の幅に比べてランプヒーターが長い場合、余る長さ分の加熱量は加熱対象物の加熱に寄与しないため、エネルギーの無駄となっていた。
また、ランプヒーターを搬送方向に直交する方向に沿わせた状態で並べると、相互間での温度低下を防ぐためにランプヒーターの間隔を広くとれないため、ランプヒーターの必要個体数が多くなり加熱装置の製造コストが増大となるという問題も生じていた。
【０００６】
本発明は、効率良く加熱を行う加熱装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、加熱対象物を搬送する搬送装置と、搬送される前記加熱対象物を加熱する複数の長尺なランプヒーターと、前記搬送装置及び前記複数のランプヒーターを格納する加熱室とを備え、前記複数のランプヒーターはその長手方向が前記搬送装置による加熱対象物の搬送方向に沿った状態で支持されており、前記ランプヒーターの各々は発熱するフィラメントが前記搬送方向について重ならないように当該搬送方向に沿って一列に並んだ状態で支持されていることを特徴とする。
【０００８】
上記発明は、長尺のランプヒーターがその長手方向を搬送装置による加熱対象物の搬送方向に沿わせた状態で加熱を行うので、ランプヒーターの全範囲から生じる熱を加熱対象物の加熱に利用することができ、効率的な加熱を行うことが可能となる。
また、ランプヒーターの長手方向が搬送方向に沿っているので、従来複数のランプヒーターが必要であった範囲を一つのランプヒーターで加熱することができ、ランプヒーターの必要個体数を低減することができ、装置の生産コスト及び消費エネルギーの低減を図ることが可能である。
また、所定の加熱プロセスに従って加熱を行う場合には、例えば、各ランプヒーターについて加熱対象物に対する距離を調節したり、また、後述するように、傾斜させたりする等により実現することが可能である。
また、ランプヒーターは搬送方向に沿った状態で一列に並んだ状態で支持されているので、ランプヒーターの長さに制限されることなく、搬送方向におけるより長い範囲について加熱を行うことが可能となる。
【０００９】
また、本発明は、上記構成に加えて、前記ランプヒーターは、搬送方向に向かうにつれてその長手方向が上昇勾配又は下降勾配を描くように傾斜して配置される構成としても良い。
上記構成の場合、ランプヒーターについて傾斜配置しているため、搬送方向に沿って搬送されるにつれて加熱量を増減させることができる。光強度は照射距離の逆２乗（−２乗）に比例するが、加熱対象物の熱の伝導と熱容量の効果で、温度はリニアな勾配に近似でき、温度勾配を自在として多彩な加熱プロセスを実現することが可能となる。
【００１０】
また、本発明は、上記構成に加えて、前記ランプヒーターの長手方向における上昇勾配又は下降勾配の傾斜角度が調節可能である構成としても良い。
上記構成の場合、一部又は全部のランプヒーターについて傾斜角度が調節可能であるため、温度勾配を自在に変更可能として多彩な加熱プロセスを実現することが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、上記構成に加えて、前記ランプヒーターは、平行光照射型の反射板を備える構成としても良い。
上記構成の場合、平行光照射型の反射板を備えるので、ランプヒーターから放射された光のほぼ半分は平行光になり、加熱対象物への加熱能力は高められ、所望の温度勾配の加熱プロセスを比較的に容易に実現することが可能となる。
【００１２】
また、本発明は、上記構成に加えて、前記加熱対象物の幅方向における両側に配置された耐熱部材を有する構成としても良い。
熱対象物の幅方向における両側に耐熱部材を配置して加熱を行った場合、より理想的な温度勾配をより自在に実現することが可能となる。
【００１３】
また、本発明は、上記構成に加えて、互いに隣接する前記ランプヒーターの端部と端部との間に、前記搬送装置の搬送面に平行であって搬送方向に直交する方向に沿ったランプヒーターを追加配置する構成としても良い。
上記構成の場合、ランプヒーターの端部と端部との間に、搬送方向に直交する方向に沿ったランプヒーターを追加配置するので、ランプヒーターの両端部に位置する電極による熱量の低下を補足し、ランプヒーターとランプヒーターとの間でも一定の熱量で加熱を行うことが可能となる。
【００１４】
また、本発明は、上記構成に加えて、互いに隣接する前記ランプヒーターの端部に位置する電極と電極とが前記搬送方向について重合するように配置する構成としても良い。
【００１５】
上記構成の場合、ランプヒーターの電極と電極とを搬送方向に重合するように配置するので、ランプヒーターの両端部に位置する電極による熱量の低下は互いに隣接するランプヒーターとランプヒーターとで補完することができ、ランプヒーターとランプヒーターとの間でも一定の熱量で加熱を行うことが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、上記構成に加えて、前記各ランプヒーターは、両端部を同じ方向に直角に屈曲させた形状に形成されている構成としても良い。
【００１７】
上記構成の場合、ランプヒーターは両端部が同じ方向に直角に屈曲した形状に形成されているので、ランプヒーターの両端部に位置する電極による熱量の低下は互いに隣接するランプヒーターとランプヒーターとで更に補完することができ、ランプヒーターとランプヒーターとの間でも一定の熱量で加熱を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明により、効率的に所定の加熱プロセスに従った加熱を行うことが可能な加熱装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第一の基本形態である加熱装置の概略構成図である。
【図２】図１の加熱装置による温度特性を示す図である。
【図３】図３（Ａ）はハロゲンヒーターの長手方向に垂直な断面による断面図、図３（Ｂ）は加熱対象物の幅方向の両側に耐熱部材を配置した例を示す断面図、図３（Ｃ）はより理想的な温度勾配を得るためのハロゲンヒーターの配置を示す説明図である。
【図４】第二の基本形態である加熱装置の概略構成図である。
【図５】図４の加熱装置による温度特性を示す図である。
【図６】図６（Ａ）はハロゲンヒーターの傾斜状態を示す説明図、図６（Ｂ）は搬送方向における位置と加熱対象物の温度との対応関係を示す線図である。
【図７】搬送方向における位置と赤外線光強度及び加熱対象物の温度との対応関係を示す線図である。
【図８】図３と異なる反射板を有するハロゲンヒーターの長手方向に垂直な断面による断面図である。
【図９】図９（Ａ）は図８のハロゲンヒーターの傾斜状態を示す説明図、図９（Ｂ）は搬送方向における位置と赤外線の光強度との対応関係を示す線図、図９（Ｃ）は搬送方向における位置と加熱対象物の温度との対応関係を示す線図である。
【図１０】第三の基本形態である加熱装置の概略構成図である。
【図１１】図１０の加熱装置による温度特性を示す図である。
【図１２】ハロゲンヒーターの支持構造の概略構成図である。
【図１３】ハロゲンヒーターを搬送方向に沿って一列に二つ並べて加熱を行う距離及び加熱時間を長く確保するための実施形態としての加熱装置の概略構成図である。
【図１４】図１３の加熱装置による温度特性を示す図である。
【図１５】第一の実施形態としての加熱装置の概略構成図である。
【図１６】図１５の加熱装置の内部構成を搬送方向上流側から見た構成図である。
【図１７】図１５の加熱装置による温度特性を示す図である。
【図１８】第二の実施形態としての加熱装置の概略構成図である。
【図１９】図１８の加熱装置のハロゲンヒーターの配置を上方から見た構成図である。
【図２０】図１８の加熱装置の内部構成を搬送方向上流側から見た構成図である。
【図２１】図１８の加熱装置による温度特性を示す図である。
【図２２】第三の実施形態としての加熱装置の概略構成を示す図である。
【図２３】図２２の加熱装置による温度特性を示す図である。
【図２４】第四の実施形態としての加熱装置の概略構成図である。
【図２５】図２４の加熱装置のハロゲンヒーターの配置を上方から見た構成図である。
【図２６】図２４の加熱装置による温度特性を示す図である。
【図２７】第五の実施形態としての加熱装置が実行する加熱プロファイリングを示す線図である。
【図２８】第五の実施形態としての加熱装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第一の基本形態］
以下、本発明の第一の基本形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は第一の基本形態である加熱装置１０の概略構成を示す図、図２は加熱装置１０による温度特性を示す図である。なお、この図２の温度特性は概略的であり、後述する図５，７，９，１１，１４，１７，２１，２３，２６，２８の例も同様である。
加熱装置１０は、加熱対象物Ｔを一定方向に搬送する搬送装置２０と、搬送装置２０の搬送経路の途中で加熱対象物Ｔを加熱する加熱源であるランプヒーターとしてのハロゲンヒーター３０と、搬送装置２０及びハロゲンヒーター３０を格納する加熱容器としての格納容器４０とを主に備えている。
【００２１】
［格納容器］
格納容器４０は、気密性と断熱性を備えた筐体であり、加熱前の加熱対象物Ｔを内部に収容するための供給口４１と加熱済みの加熱対象物Ｔを外部に排出するための排出口４２とが形成されている。また、供給口４１と排出口４２とには、それぞれ図示しないアクチュエーターにより開閉を行うシャッター装置４３，４４が設けられ、必要時のみ供給口４１、排出口４２を開放して外気の侵入による温度変化を防止している。
【００２２】
［搬送装置］
搬送装置２０は、格納容器４０内において、供給口４１の近傍から排出口４２の近傍まで配設されたいわゆるベルトコンベア機構であり、その両端部に設けられた図示しない駆動源により回転駆動を行う一対の搬送ローラー２１，２２と、これらの搬送ローラー２１，２２に掛け渡された搬送ベルト２３とから主に構成されている。これら搬送ローラー２１，２２及び搬送ベルト２３はいずれも耐熱性を備えた材料から形成されている。
上記搬送ベルト２３の上面は水平状態となるように各搬送ローラー２１，２２により支持されており、この搬送ベルト２３の水平となる上面が加熱対象物Ｔの搬送面となっている。
搬送装置２０は、これにより、供給口４１から格納容器４０内に供給された加熱対象物Ｔを一定速度で搬送し、排出口４２から排出することを可能としている。
なお、この搬送装置２０の搬送ベルト２３に、供給口４１から一定間隔で加熱対象物Ｔを供給することで、複数の加熱対象物Ｔを連続的に順番に加熱することも可能となっている。
【００２３】
［ハロゲンヒーター］
図３（Ａ）はハロゲンヒーター３０の長手方向に垂直な断面による断面図である。
ハロゲンヒーター３０は、長手方向両端部に位置する一対の電極３１，３１と、電極３１，３１の間で通電により発熱するフィラメント３２と、フィラメント３２からの赤外線を反射する反射板３３と、フィラメント３２を収容する石英ガラス管３４とから主に構成されている。ハロゲンヒーター３０は、電極リード３５を介して支持されている。なお、図１及び後述する図４，６，９，１０，１２，１３，１５，１６，１８，１９，２２，２４，２５，２８では反射板３３の図示を省略している。
上記反射板３３は平行光照射型、即ち、図３（Ａ）に示すように、フィラメント３２を中心に放射状に照射される赤外線（Ｒ，Ｄ）の内で反射板３３に向かって照射される赤外線（Ｒ）を平行光化してハロゲンヒーター３０の長手方向に直交する一定の方向（搬送面側）に反射することが可能な形状の反射面を有している。また、このハロゲンヒーター３０はその長手方向が搬送装置２０により搬送方向に平行であって、反射板３３による赤外線の反射光Ｒの照射方向は搬送面に対して垂直となるように支持されている。
【００２４】
このとき、フィラメント３２から反射板３３に向かって照射される赤外線の反射光Ｒのほとんどは反射板３３により平行光化され、搬送面に向かって垂直に照射される。また、フィラメント３２から直接搬送面に向かって照射される赤外線の直接光Ｄは放射状となって搬送面に到達する。
この場合、反射板３３による反射光Ｒは、搬送面に対していずれも垂直となるので、搬送面の照射強度分布は均一となる。一方、直接照射される赤外線の直接光Ｄは放射状であり、照射強度は距離の逆２乗に比例するため、搬送方向における照射強度分布は勾配を有するが、フィラメント３２から加熱対象物Ｔまでの距離と加熱対象物Ｔの加熱による温度との関係は、熱伝導と熱容量の効果によりある程度の線形性（略直線的な線形性）を維持することができる。これについては後述する。
【００２５】
この直接的な照射による温度勾配は加熱対象物Ｔとフィラメント３２間距離（照射距離）の逆２乗に比例するが、図３（Ｂ）のように加熱対象物Ｔの幅方向（長手方向又は搬送方向に直交する方向）における両側に耐熱部材３６を設置することで、ある一定の照射距離においては加熱温度が照射距離に依存しないようにすることができる。これは、フィラメント３２から放射された直接光Ｄの一部は照射距離に逆２乗に比例して、加熱対象物Ｔに吸収されるが、残りの直接光Ｄの成分は耐熱部材３６に吸収されるため、加熱温度の低下を抑制することができ、温度勾配は照射距離の逆２乗に比例せず、より良好な線形性（略直線的な線形性）を維持することができる。
【００２６】
なお、耐熱部材３６を設けずに直接的な照射による温度勾配を線形的にするには、図３（Ｃ）に示すように、加熱対象物Ｔの幅方向における中心位置上にハロゲンヒーター３０を配置した場合、ハロゲンヒーター３０の直接光Ｄが照射角度δ（反射板３３に遮蔽されないで照射可能な角度範囲）を有しているとすると、ハロゲンヒーター３０の直接光Ｄの照射範囲が加熱対象物Ｔの照射対象面と一致するようにハロゲンヒーター３０（フィラメント３２）の設置高さｈを決定すればよい。つまり、ｈ＝ｗ／２tanδとなるように設定すればよい。なお、ｗは加熱対象物Ｔの幅である。
【００２７】
このように、耐熱部材３６を設けない場合にはハロゲンヒーター３０（フィラメント３２）の設置高さｈは厳密に管理される必要があるが、図３（Ｂ）のように加熱対象物Ｔの幅方向における両側に耐熱部材３６を設置することで、ハロゲンヒーター３０の設置高さを耐熱部材３６の高さに相当する距離範囲内で適宜設定することができ、さらに精度良い線形性を得ることができる。
従って、図３（Ｂ）のように加熱対象物Ｔの幅方向における両側に耐熱部材３６を設置することで、このハロゲンヒーター３０はフィラメント３２から加熱対象物Ｔの照射面までの距離を一定の範囲を持って設定することが可能になる。
【００２８】
これにより、図２に示すように、加熱対象物Ｔがハロゲンヒーター３０の下方を通過する場合の当該加熱対象物Ｔの上面における任意の一点での測定温度は、ハロゲンヒーター３０のフィラメント３２の一端から他端までを通過するまで一定となっている。
【００２９】
この加熱装置１０では、ハロゲンヒーター３０のフィラメント３２の一端から他端までを通過する時間の間、一定の温度で加熱する加熱プロセスの実現に適していると言うことができる。
なお、搬送装置２０の駆動源としてモータを使用し、その回転速度を任意に制御することで、フィラメント３２の一端から他端までを通過する所要時間を調整することができ、これにより、一定温度で任意の時間の加熱を行うことが可能となる。
【００３０】
［第二の基本形態］
図４は第二の基本形態である加熱装置１０Ａの概略構成を示す図、図５は図４の加熱装置１０Ａによる温度特性を示す図である。
この加熱装置１０Ａは、ハロゲンヒーター３０を傾斜させて配置したことを特徴としており、その他の点は第一の基本形態である加熱装置１０と同一である。
ハロゲンヒーター３０は、平面視では、搬送方向に平行だが、搬送方向に直交する水平方向（平面視で搬送方向に直交する方向。以下、「搬送面の幅方向」とする）に沿った軸を中心に回動するようにハロゲンヒーター３０が傾けられている。その結果、ハロゲンヒーター３０は、搬送方向上流側の端部が上方に向かって搬送面から離間し、搬送方向下流側の端部が下方に向かって搬送面に接近する配置となっている。
【００３１】
なお、ハロゲンヒーター３０のフィラメント３２における搬送方向上流側の端部から搬送方向下流側の端部までの全範囲について、搬送面までの距離は適切な範囲内となるようにハロゲンヒーター３０は格納容器４０内に支持されている。
前述した反射板３３（図３参照）は、アルミ製の一般的な反射率の反射板であり、これを使用した場合、直接照射と間接照射の双方が、フィラメント３２から照射面までの距離が適切な範囲内であれば、当該距離と照射面での加熱温度との関係は、概ね線形性を維持することが可能である。なお、このフィラメント３２から照射面までの距離と加熱温度との関係については後述する。
【００３２】
従って、この加熱装置１０Ａでは、図５に示すように、加熱対象物Ｔがハロゲンヒーター３０の下方を通過する場合の当該加熱対象物Ｔにおける一点での測定温度は、ハロゲンヒーター３０のフィラメント３２の一端から他端までを通過するまでほぼ一定の勾配を描いて温度が上昇するように加熱を行うことが可能となっている。
【００３３】
この加熱装置１０Ａでは、ハロゲンヒーター３０のフィラメント３２の一端から他端までを通過する時間の間、一定の温度上昇率で加熱する加熱プロセスの実現に適していると言うことができる。
【００３４】
なお、ここで、フィラメント３２から照射面までの距離と照射面での加熱温度との関係について詳細に説明する。
前述した平行光照射型の反射板３３を備えるハロゲンヒーター３０の反射光Ｒの光強度ＩＲは、フィラメント３２から照射面までの距離をｒ、フィラメント３２から放射される赤外線の全光強度をＩ０とした場合、空気中の水分による光強度の減衰などの要因を無視することができＩＲ≒Ｉ０/２となり、距離ｒに依存しない。
一方、直接光Ｄの光強度ＩＤの場合は、ＩＤ＝Ｉ０／（２ｒ２）となり距離ｒの逆２乗に比例する
【００３５】
図６（Ａ）に示すように、ハロゲンヒーター３０の長手方向が水平方向に対して傾斜角度θで傾斜配置されている場合（なお、この図６ではハロゲンヒーター３０は図４の例とは逆方向に傾斜している）、搬送方向に沿った各位置での赤外線（直接光Ｄと反射光Ｒの合計）の光強度の計算値は図７に示す各種のドットで示す値となる。なお、◆（菱形）のドットは傾斜角度θ＝2°の場合、■（正方形）のドットは傾斜角度θ＝4°の場合、▲（三角形）のドットは傾斜角度θ＝9°の場合、×（バツ印）のドットは傾斜角度θ＝15°の場合を示している。
搬送方向に沿った各位置とハロゲンヒーター３０から加熱対象物Ｔまでの垂直方向の距離とは比例関係にあるので、図７の各ドットは、ハロゲンヒーター３０から加熱対象物Ｔまでの垂直方向の距離と赤外線の光強度との関係を示しているのと同じである。
この場合、ハロゲンヒーター３０から加熱対象物Ｔまでの垂直方向の距離が大きくなるにつれて赤外線の光強度は低下するが、相互の関係はリニアな下降勾配とはならず、前述したＩＤ＋ＩＲにより、距離が大きくなるに連れて傾きが小さくなる曲線の特性となる。
【００３６】
一方、図７の実線で示すＬ１〜Ｌ３は傾斜角度θが、2°、4°、9°での搬送方向に沿った各位置での赤外線照射により加熱対象物Ｔの温度を示している。加熱対象物Ｔにおける搬送方向に沿った各位置での赤外線の光強度は線形的な勾配とはならないが、加熱対象物Ｔは各位置での熱伝導を生じるので、Ｌ１〜Ｌ３に示すように、加熱対象物Ｔにおける搬送方向に沿った各位置（ハロゲンヒーター３０から加熱対象物Ｔまでの垂直方向の距離）と温度との関係は、概ね線形的な勾配を示す。
また、図６（Ｂ）は搬送方向の位置と加熱対象物Ｔの温度との関係であって、ｔ１は直接光Ｄによる特性を示し、ｔ２は反射光Ｒによる特性を示し、ｔ３は直接光Ｄと反射光Ｒの合計による特性を示している。これらの図においても、直接光Ｄと反射光Ｒの合計による特性は概ね線形的な勾配を示す。
このように、平行光照射型の反射板３３を備えるハロゲンヒーター３０を使用した場合には、その傾斜角度を調節することで、容易に所望の温度勾配を得ることが可能であり、ランプヒーターとして非常に好適であることが分かる。
【００３７】
また、ここで、異なる反射板を使用するランプヒーターとしてのハロゲンヒーター３０Ａについて例示する。図８はハロゲンヒーター３０Ａの長手方向に垂直な断面による断面図である。
このハロゲンヒーター３０Ａは反射板３３Ａ以外の構成についてはハロゲンヒーター３０と同一ある。
上記反射板３３Ａは集光型、即ち、図８に示すように、フィラメント３２を中心に放射状に照射される赤外線の２／３以上が反射板３３Ａに向かって照射され、その反射光Ｒを所定の焦点距離ｆで集光することが可能な形状の反射面を有している。なお、フィラメント３２から直接照射面に向かって照射される赤外線の直接光Ｄは放射状となって照射面に照射される点は前述の反射板３３と同様である。
この集光型の反射板３３Ａを備えるハロゲンヒーター３０の直接光Ｄの光強度ＩＤは、ＩＤ＝Ｉ０／ｒ２となり距離ｒの逆２乗に比例する。
また、反射光Ｒの光強度ＩＲは、焦点距離をｆ、フィラメント３２から照射面までの距離をｒ、焦点における光強度をＩＦとした場合、ＩＲ＝ＩＦ／｜ｆ±ｒ｜2となる。集光型ランプの場合、フィラメントから放射された光は集光されるので、焦点の光強度IFはほぼI0に等しいため、ＩＲ＝Ｉ０／｜ｆ±ｒ｜2となり、照射距離による光強度IRの変化は平行型ランプより集光型ランプのほうが大きくなる。一方、光が集光することで、搬送面の幅方向の温度分布は生じやすくなる。
従って、例えば、図９（Ａ）に示すように、ハロゲンヒーター３０の長手方向が水平方向に対して傾斜角度θで傾斜配置されている場合であって、その長手方向中間付近でフィラメント３２から加熱対象物Ｔまでの距離が焦点距離ｆと等しい距離で配置された場合、搬送方向の各位置における赤外線の光強度と加熱対象物Ｔの温度は後述のようになる。
即ち、図９（Ｂ）に示すように、赤外線の光強度は焦点距離ｆとなる位置で最も値が高くなる。また、赤外線の光強度と搬送方向の各位置との関係では、リニアにならず、焦点距離ｆとなる位置に近づくにつれて勾配が大きくなる特性を示す。
また、図９（Ｃ）に示すように、加熱対象物Ｔの温度は焦点距離ｆとなる位置で最も値が高くなる。また、加熱対象物Ｔの温度と搬送方向の各位置との関係では、加熱対象物Ｔの各位置で熱伝導及び熱容量の効果を生じるので、焦点距離ｆとなる位置を挟んで両側がそれぞれ概ねリニアとなる特性を示す。
つまり、この集光型の反射板３３Ａを備えたハロゲンヒーター３０Ａは、その傾斜角度と加熱対象物Ｔとの距離を調節することで所望の温度勾配を得ることは可能だが、搬送面幅方向に生じる温度分布に留意が必要である。
【００３８】
［第三の基本形態］
図１０は第三の基本形態である加熱装置１０Ｂの概略構成を示す図、図１１は図１０の加熱装置１０Ｂによる温度特性を示す図である。
この加熱装置１０Ｂは、ハロゲンヒーター３０を傾斜させて配置したことを特徴としており、その他の点は第一の基本形態である加熱装置１０と同一である。
ハロゲンヒーター３０は、平面視では、搬送方向に平行だが、搬送面の幅方向に沿った軸を中心に回動するようにハロゲンヒーター３０が傾けられている。その結果、ハロゲンヒーター３０は、搬送方向上流側の端部が下方に向かって搬送面に接近し、搬送方向下流側の端部が上方に向かって搬送面に離間する配置となっている。
【００３９】
なお、この場合も、ハロゲンヒーター３０のフィラメント３２における搬送方向上流側の端部から搬送方向下流側の端部までの全範囲について、フィラメント３２から搬送面までの距離は、直接照射と間接照射の双方が適切な範囲内（フィラメント３２から照射面までの距離と照射面での加熱温度との関係が概ね線形性を維持することが可能な範囲）となるようにハロゲンヒーター３０は格納容器４０内に支持されている。
従って、この加熱装置１０Ｂでは、図１１に示すように、加熱対象物Ｔがハロゲンヒーター３０の下方を通過する場合の当該加熱対象物Ｔにおける一点での測定温度は、ハロゲンヒーター３０のフィラメント３２の一端から他端までを通過するまでほぼ一定の勾配を描いて温度が低下するように加熱を行うことが可能となっている。
この加熱装置１０Ｂでは、ハロゲンヒーター３０のフィラメント３２の一端から他端までを通過する時間の間、一定の温度低下率で加熱する加熱プロセスの実現に適していると言うことができる。
【００４０】
［ハロゲンヒーターの支持構造］
なお、加熱装置１０Ａ，１０Ｂのように（或いは後述する図２７の例のように）、ハロゲンヒーター３０を傾斜して設置する場合には、図１２に示すように、搬送面の幅方向に沿った軸回りの傾斜角度を任意に調節節可能な支持構造５０を付加しても良い。この支持構造５０では、ハロゲンヒーター３０の両端部に固定装備された支持腕５１，５１と、支持腕５１，５１の先端部を円弧状のガイド穴５２，５２によりネジ止め５６，５６で固定支持する角度調節部材５３と、角度調節部材５３を上下方向に沿ったガイド穴５４，５４によりネジ止め５７，５７で固定支持する高さ調節部材５５とから主に構成されている。
【００４１】
上記高さ調節部材５５は格納容器４０の天井部の内壁面に固定設置されており、角度調節部材５３側のネジ止め５７，５７を緩めることで角度調節部材５３をガイド穴５４，５４に沿って上下動をさせることを可能としている。そして、角度調節部材５３を任意に高さ調節した後に再びネジを締めることで調節位置に固定することを可能とする。
上記角度調節部材５３は、支持腕５１，５１側のネジ止め５６，５６を緩めることでガイド穴５２，５２に沿って支持腕５１，５１を通じてハロゲンヒーター３０を搬送面の幅方向に沿った軸を中心に回動するように傾斜させることを可能としている。そして、ハロゲンヒーター３０を任意に角度調節した後に再びネジを締めることで調節角度に固定することを可能とする。
なお、各ガイド穴５２，５２の円弧形状はその中心位置を共通としており、各ガイド穴５２，５２の円弧形状の半径は、二つの支持腕５１，５１の相互間距離の二分の位置に略一致する。
この支持構造５０により、ハロゲンヒーター３０は任意に角度と高さを調節することが可能となる。
【００４２】
［第一の実施形態］
図１３はハロゲンヒーター３０を搬送方向に沿って一列に二つ並べて加熱を行う距離及び加熱時間を長く確保するための実施形態としての加熱装置１０Ｃの概略構成を示す図、図１４は図１３の加熱装置１０Ｃによる温度特性を示す図である。
この加熱装置１０Ｃは、ハロゲンヒーター３０を二つ一列に並べているのでその分長く加熱を行うことができるが、各ハロゲンヒーター３０の電極３１の部分はフィラメント３２に比べて発熱量が低いので、相互の電極３１，３１を通過する際に加熱対象物Ｔの加熱量に若干の低減を生じてしまう。
【００４３】
図１５は第一の実施形態としての加熱装置１０Ｄの概略構成を示す図、図１６は加熱装置１０Ｄの内部構成を搬送方向上流側から見た構成図、図１７は図１５の加熱装置１０Ｄによる温度特性を示す図である。
この加熱装置１０Ｄは二つのランプヒーターとしてのハロゲンヒーター３０，３０Ｄを備え、これらのハロゲンヒーター３０，３０Ｄはいずれもその長手方向が搬送装置２０による加熱対象物Ｔの搬送方向に平行な状態で順番に並んだ状態で配置したことを特徴としており、その他の点は第一の基本形態である加熱装置１０と同一である。
なお、二つのハロゲンヒーター３０，３０Ｄは、平面視では搬送方向に平行且つ同一直線上に並んで見えるが、図１６に示すように、ハロゲンヒーター３０に比べてハロゲンヒーター３０Ｄを加熱対象物Ｔに近接するように配置している。この場合、ハロゲンヒーター３０Ｄはハロゲンヒーター３０よりも加熱対象物Ｔに近接配置するので、ハロゲンヒーター３０Ｄはハロゲンヒーター３０よりも発熱量が小さいものを使用する。
この場合も、ハロゲンヒーター３０とハロゲンヒーター３０Ｄとを搬送方向に沿って順番に並べることで、ハロゲンヒーター３０のフィラメント３２の搬送方向上流側端部からハロゲンヒーター３０Ｄのフィラメント３２Ｄの搬送方向下流側端部までを通過するまで長く加熱を行うことができるが、相互の電極３１，３１を通過する際に加熱対象物Ｔの加熱量に若干の低減を生じてしまう。
【００４４】
［第二の実施形態］
図１８は第二の実施形態としての加熱装置１０Ｅの概略構成を示す図、図１９は加熱装置１０Ｅのハロゲンヒーター３０，３０の配置を上方から見た構成図、図２０は加熱装置１０Ｅの内部構成を搬送方向上流側から見た構成図である。
この加熱装置１０Ｅは二つのハロゲンヒーター３０，３０を備え、これらのハロゲンヒーター３０，３０はいずれもその長手方向が搬送装置２０による加熱対象物Ｔの搬送方向に平行な状態で順番に並んだ状態で順番に配置したことを特徴としており、その他の点は第一の基本形態である加熱装置１０と同一である。
なお、二つのハロゲンヒーター３０，３０は、図１８に示すように、正面視では搬送方向に平行且つ同一直線上に並んで見えるが、図１９に示すように、平面視では搬送面の幅方向に互いにずれた状態で配置され、一方のハロゲンヒーター３０の搬送方向下流側端部と他方のハロゲンヒーター３０の搬送方向上流側端部とが一部重なり合うように配置されている。この場合、搬送方向について、一方のハロゲンヒーター３０のフィラメント３２の搬送方向下流側端部と他方のハロゲンヒーター３０のフィラメント３２の搬送方向上流側端部とが略一致するように重合させて、互いのフィラメントは搬送方向について重ならないようにすることが望ましい。
なお、この加熱装置１０Ｅでは二つのハロゲンヒーター３０は発熱量が等しいものを使用している。
【００４５】
また、二つのハロゲンヒーター３０，３０は、図２０に示すように、互いに等しい高さであって、搬送装置２０及び加熱対象物Ｔの搬送面の幅方向における中心Ｃから当該幅方向について互い逆に同じ距離だけ離れて配置されている。
また、各ハロゲンヒーター３０，３０の反射板３３，３３はいずれも加熱対象物の幅方向における中心Ｃに反射光が向かう方向に傾けて配置されている。また、二つの反射板３３，３３による反射光の照射方向はいずれも鉛直上下方向に対して等しい角度で傾斜している。
【００４６】
図２１は図１８の加熱装置１０Ｅによる温度特性を示す図である。このように、ハロゲンヒーター３０，３０について搬送方向について、一方のハロゲンヒーター３０のフィラメント３２の搬送方向下流側端部と他方のハロゲンヒーター３０のフィラメント３２の搬送方向上流側端部とが略一致するように重合させて配設することで、電極３１による非加熱領域がなくなり、電極３１による温度の低下を抑制することになる。
なお、各ハロゲンヒーター３０，３０の図１６に示す反射光の照射方向は鉛直上下方向に対する傾斜角度がなるべく小さくなるように、二つのハロゲンヒーター３０，３０の幅方向における相互間隔をなるべく小さくすることが望ましい。
【００４７】
［第三の実施形態］
図２２は第三の実施形態としての加熱装置１０Ｆの概略構成を示す図、図２３は図２２の加熱装置１０Ｆによる温度特性を示す図である。
この加熱装置１０Ｆは二つのハロゲンヒーター３０Ｆ，３０Ｆを備え、これらのハロゲンヒーター３０Ｆ，３０Ｆを搬送装置２０による加熱対象物Ｔの搬送方向に平行な同一直線上に並べた状態で端部同士を近接させて配置している。
各ハロゲンヒーター３０Ｆは、長手方向の両端部が直角且つ同方向に屈曲形成されることで略コ字状に形成されており、そのフィラメント３２に対して屈曲位置にある各電極３１，３１は搬送面から離れて上方に配置されている。
このように、略コ字状に形成したハロゲンヒーター３０Ｆ，３０Ｆを搬送方向に沿って一列に端部同士を近接させて配設することで、電極３１による非加熱領域がなくなり、電極３１による温度の低下を第二の実施形態より改善されることになる。
即ち、この加熱装置１０Ｆでは、二つのハロゲンヒーター３０Ｆ，３０Ｆの全域を通過する時間の間、一定の温度で加熱する加熱プロセスの実現に適していると言うことができる。
【００４８】
［第四の実施形態］
図２４は第四の実施形態としての加熱装置１０Ｇの概略構成を示す図、図２５は加熱装置１０Ｇのハロゲンヒーター３０，３０Ｇ，３０の配置を上方から見た構成図、図２６は図２４の加熱装置１０Ｇによる温度特性を示す図である。
この加熱装置１０Ｇは二つのハロゲンヒーター３０，３０を、搬送装置２０による加熱対象物Ｔの搬送方向に平行な同一直線状に並んだ状態で配置し、二つのハロゲンヒーター３０，３０の近接端部間に搬送面の幅方向に沿った状態のハロゲンヒーター３０Ｇを配置したことを特徴としている。
搬送方向に沿った二つのハロゲンヒーター３０，３０は、互いの近接端部側の電極３１，３１により、加熱温度の低下を生じ得るが、これらの間に搬送面の幅方向に沿ったハロゲンヒーター３０Ｇを配置したので、加熱量の低下が補完される。
なお、この構成の場合でも、ハロゲンヒーター３０Ｇの両側にはそれぞれのハロゲンヒーター３０の電極３１，３１が介在するので、電極３１，３１の直下位置では加熱温度の低下が懸念されるが、これらの間に配置したハロゲンヒーター３０Ｇは、搬送面の幅方向に沿っているので、搬送方向に沿っているハロゲンヒーターよりも搬送方向における単位長さあたりの熱量が大きくなり、電極３１，３１による加熱度の低下を補うことを可能としている。
【００４９】
このように、ハロゲンヒーター３０，３０の間に搬送面の幅方向に沿ったハロゲンヒーター３０Ｇを配設することで、図２６に示すように、各ハロゲンヒーター３０，３０Ｇ、３０の全長に渡って電極３１による加熱能力の低下を生じることなくフィラメント３２が加熱を行うことができ、三つのハロゲンヒーター３０，３０Ｇ，３０の全域を通過するまでほぼ一定の加熱を行うことが可能となっている。
この加熱装置１０Ｇでは、一方のハロゲンヒーター３０のみを点灯した場合（点線）と、三つのハロゲンヒーター３０，３０Ｇ，３０を点灯した場合（実線）とで比較試験を行った。
一方のハロゲンヒーター３０のみを点灯した場合には、フィラメント３２の終端位置を通過したあたりで温度低下が生じているが、三つのハロゲンヒーター３０，３０Ｇ，３０を点灯した場合には安定的に一定の温度で加熱を行うことが観測された。
即ち、この加熱装置１０Ｇでは、三つのハロゲンヒーター３０，３０Ｇ，３０の全域を通過する時間の間、ほぼ一定の温度で加熱する加熱プロセスの実現に適していると言うことができる。また、二本のハロゲンヒーターを使用した加熱装置１０Ｅ，１０Ｆと比べてもハロゲンヒーターの境界での温度低下をより効果的に抑えることが可能であることが分かった。
【００５０】
なお、ハロゲンヒーター３０Ｇは、長さの短いも或いは発熱量が小さい小型のものでも良い。また、二つのハロゲンヒーター３０と同一のハロゲンヒーターを搬送方向の幅方向に沿って配置しても良い。いずれの場合も、加熱温度が搬送方向について均等になるように、搬送方向に平行なハロゲンヒーター３０と搬送面の幅方向に平行なハロゲンヒーター３０Ｇ（又は３０）との間隔及び搬送面の幅方向に平行なハロゲンヒーター３０Ｇ（又は３０）の高さを調節することが望ましい。
【００５１】
なお、加熱装置１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇは、いずれも搬送方向に沿って均一の加熱温度で加熱を行う場合の構成として例示したが、これらは、ハロゲンヒーターの全体構成を搬送方向下流側に向かうにつれて下降勾配を描くように配置することにより、一定の勾配を描いて温度が上昇するように加熱を行うことが可能である。
また、同様にして、ハロゲンヒーターの全体構成を搬送方向下流側に向かうにつれて上昇勾配を描くように配置することにより、一定の勾配を描いて温度が低下するように加熱を行うことも可能である。
【００５２】
［第五の実施形態］
図２７は第五の実施形態としての加熱装置１０Ｈが実行する加熱プロファイリングを示す線図、図２８は加熱装置１０Ｈの概略構成を示す図である。
図２７の加熱プロファインリングのように、温度の増減の勾配が変化するパターンの場合には、搬送面の幅方向に沿った軸回りに傾斜したハロゲンヒーター３０と搬送方向に平行なハロゲンヒーター３０とを複数組み合わせて配置することで実現することが可能である。
図２７の加熱プロファインリングでは、加熱温度が上昇勾配となる加熱プロセスと、加熱温度が一定に維持される加熱プロセスと、加熱温度が低下勾配となる加熱プロセスとが順番に組み合わせている。従って、搬送方向上流側から順番に、搬送方向下流側に向かうにつれて下降勾配となるように傾斜配置したハロゲンヒーター３０と、搬送方向に平行に配置した二つのハロゲンヒーター３０，３０と、搬送方向下流側に向かうにつれて上昇勾配となるように傾斜配置したハロゲンヒーター３０とを順番に配置した。
なお、各ハロゲンヒーター３０の電極３１による加熱温度の低下の影響を防止するために、加熱装置１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇのように、ハロゲンヒーターの端部同士を重ねて配置する、端部が屈曲したハロゲンヒーターを使用する、端部間に補助のハロゲンヒーターを配置する等の構成を適用しても良い。
このように、その向きを適宜調節したハロゲンヒーター３０を組み合わせることにより、任意の加熱プロファイルに応じた加熱を行うことが可能である。
【００５３】
［その他］
上記搬送装置２０では、ベルトコンベア機構を採用しているが、高温に耐久性があるいかなる搬送手段を用いても良い。
例えば、搬送面の幅方向に沿ったローラーを搬送方向に沿って複数配置し、これらのローラーを等速で回転させることで載置した加熱対象物Ｔを搬送する構成としても良いし、リニアガイドに沿って滑動可能なリニアスライダーを直動型のアクチュエーターで搬送し、リニアスライダーに載置した加熱対象物Ｔを搬送する構成としても良い。
【００５４】
なお、上記第一〜第四の実施形態に示すハロゲンヒーターの配置を傾斜させて一定の温度勾配を得る場合には、それぞれのハロゲンヒーターは、いずれもフィラメント３２から搬送面までの距離が、直接照射と間接照射の双方が適切な範囲内（フィラメント３２から照射面までの距離と照射面での加熱温度との関係が概ね線形性を維持することが可能な範囲）となるように配置することを前提とするべきである。
また、各実施形態の配置を傾斜させる場合、図３（Ｂ）に示す耐熱部材３６の使用や図３（Ｃ）に示す条件を満たすようにハロゲンヒーターを配置することがより望ましい。
【符号の説明】
【００５５】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ  加熱装置
２０  搬送装置
３０，３０Ａ，３０Ｄ，３０Ｆ，３０Ｇ  ハロゲンヒーター（ランプヒーター）
３１  電極
３２，３２Ｄ  フィラメント
３３，３３Ａ  反射板
４０  格納容器（加熱室）
５０  支持構造
Ｔ  加熱対象物
【図１】
2013257134.tif 000003
【図２】
2013257134.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2013257134.tif 000019
【図１８】
2013257134.tif 000020
【図１９】
2013257134.tif 000021
【図２０】
2013257134.tif 000022
【図２１】
2013257134.tif 000023
【図２２】
2013257134.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2013257134.tif 000026
【図２５】
2013257134.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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