(57)【要約】【課題】赤外線を放射する際のエネルギー効率を向上させる。【解決手段】赤外線ヒーター１０では、フィルタ部５０が、第１透過層５１を含む１以上の透過層と、透過層側反射部材７５と、を有している。そして、発熱体４０が加熱されると赤外線が放射され、その赤外線が第１透過層５１の選択反射領域５３を通過して例えば対象物へ放出される（細破線矢印）。発熱体４０から放射された反射波長領域の赤外線は、選択反射領域５３で反射される（実線矢印）。また、第１透過層５１のうち発熱体４０の中央から遠い部分に向けて放射された反射波長領域の赤外線は透過領域５４を透過し、傾斜した反射面７６によって発熱体４０に向けて反射される（白抜き矢印）。発熱体４０は、選択反射領域５３や透過層側反射部材７５で反射された反射波長領域の赤外線を吸収する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されると赤外線を放射し、所定の反射波長領域の赤外線を吸収可能な発熱体と、
前記反射波長領域の赤外線を反射する反射特性を有し且つ前記発熱体からの赤外線の少なくとも一部を透過する選択反射領域と、前記反射波長領域の赤外線を透過する透過領域と、を有し、前記選択反射領域は前記透過領域と比べて前記発熱体の中央寄りに配置され、前記透過領域は前記選択反射領域と比べて前記発熱体の中央から遠い位置に配置されている第１透過層、を含み、前記発熱体からの赤外線の少なくとも一部を透過する１以上の透過層と、前記第１透過層からみて前記発熱体とは反対側に配設され、前記透過領域のうち前記発熱体側の表面に対して傾斜し且つ前記透過領域を透過した前記反射波長領域の赤外線を該発熱体に向けて反射する反射面を有する透過層側反射部材と、を有し、前記発熱体と外部空間に開放された第１空間を隔てて配設されたフィルタ部と、
を備えた赤外線ヒーター。
【請求項２】
前記第１透過層の前記透過領域は、前記発熱体側からみて前記選択反射領域の周囲を囲むように位置している、
請求項１に記載の赤外線ヒーター。
【請求項３】
前記透過層側反射部材は、前記反射面を前記第１透過層のうち前記発熱体と対向する面に垂直に投影したときに該反射面が前記選択反射領域に重ならないように配設されている、
請求項１又は２に記載の赤外線ヒーター。
【請求項４】
前記透過層側反射部材は、前記反射面が凹面になっている、
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】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の赤外線ヒーターであって、
前記発熱体からみて前記透過層とは反対側に配設され、前記反射波長領域の赤外線を反射する発熱体側反射部材、
を備えた赤外線ヒーター。
【請求項６】
前記１以上の透過層のうち前記発熱体に最も近い最接近透過層は、該発熱体側の表面が前記第１空間に露出しており、
前記発熱体と前記最接近透過層との距離を距離Ｄ[ｃｍ]とし、前記発熱体を前記最接近透過層に対して垂直方向に該最接近透過層に投影した領域を投影領域とし、該投影領域全体を囲む矩形又は円形の最小の領域の面積を発熱体面積Ｓ[ｃｍ2]とし（ただし、０ｃｍ2＜Ｓ≦４００ｃｍ2）、代表寸法Ｌ[ｃｍ]＝２×√（Ｓ／π）としたときに、
０．０６≦Ｄ／Ｌ≦０．２３である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の赤外線ヒーター。
【請求項７】
前記発熱体は、前記透過層に向けて赤外線を放射可能であり且つ前記反射波長領域の赤外線を吸収可能な平面を有する面状発熱体である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の赤外線ヒーター。
【請求項８】
対象物に赤外線を放射して赤外線処理を行う赤外線処理装置であって、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の赤外線ヒーターと、
前記第１空間と直接には連通しておらず且つ前記発熱体から放射され前記フィルタ部を透過した後の赤外線により前記赤外線処理を行う空間である処理空間、を形成する炉体と、
を備えた赤外線処理装置。
【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処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外線（波長域０．７〜１０００μｍ）を放射する赤外線ヒーター及びこれを備えた装置としては、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、ワークに赤外線を照射する赤外線ヒーターと、ワークと赤外線ヒーターとの間に配設された赤外線選択透過フィルタと、を備えた装置が記載されている。この装置では、赤外線選択透過フィルタが、ワークに付されたシール剤に吸収が良好に行われる波長部分を選択透過させ、他の波長部分を反射する。これにより、赤外線選択透過フィルタ自身が加熱されることがなく、自身の加熱による雰囲気温度の上昇に起因するワークの劣化が生じないとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１３６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の装置では、赤外線選択透過フィルタで反射された赤外線のエネルギーは、シール剤の加熱硬化に利用されない不要なエネルギーとなっていた。
【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、赤外線を放射する際のエネルギー効率を向上させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の赤外線ヒーターは、
加熱されると赤外線を放射し、所定の反射波長領域の赤外線を吸収可能な発熱体と、
前記反射波長領域の赤外線を反射する反射特性を有し且つ前記発熱体からの赤外線の少なくとも一部を透過する選択反射領域と、前記反射波長領域の赤外線を透過する透過領域と、を有し、前記選択反射領域は前記透過領域と比べて前記発熱体の中央寄りに配置され、前記透過領域は前記選択反射領域と比べて前記発熱体の中央から遠い位置に配置されている第１透過層、を含み、前記発熱体からの赤外線の少なくとも一部を透過する１以上の透過層と、前記第１透過層からみて前記発熱体とは反対側に配設され、前記透過領域のうち前記発熱体側の表面に対して傾斜し且つ前記透過領域を透過した前記反射波長領域の赤外線を該発熱体に向けて反射する反射面を有する透過層側反射部材と、を有し、前記発熱体と外部空間に開放された第１空間を隔てて配設されたフィルタ部と、
を備えたものである。
【０００８】
この赤外線ヒーターでは、フィルタ部が、第１透過層を含む１以上の透過層と、透過層側反射部材と、を有している。そして、発熱体が加熱されると赤外線が放射され、その赤外線が第１透過層の選択反射領域を通過して例えば対象物へ放出される。また、発熱体から放射された反射波長領域の赤外線は、第１透過層の選択反射領域で反射されたり、第１透過層の透過領域を透過したあと透過層側反射部材で反射されたりする。そして、発熱体は、選択反射領域や透過層側反射部材で反射された反射波長領域の赤外線を吸収する。そのため、反射された赤外線を吸収することで発熱体の温度が上昇しやすくなる。なお、例えば第１透過層が透過領域を備えず全面が選択反射領域である場合、反射波長領域の赤外線が発熱体以外の方向に反射されて外部空間に放出されることがある。特に第１透過層のうち発熱体の中央から遠い部分ほどそのようなことが起きやすい。これに対し、本発明の赤外線ヒーターでは、選択反射領域と比べて発熱体の中央から遠い位置に透過領域を配置し、且つ第１透過層からみて発熱体とは反対側に傾斜した反射面を有する透過層側反射部材を配置している。そのため、第１透過層のうち発熱体の中央から遠い部分に向けて放射された反射波長領域の赤外線を、傾斜した反射面によって発熱体に向けて反射できる。その結果、反射波長領域の赤外線の外部空間への放出を抑制して発熱体の温度を上昇しやすくできる。そして、発熱体の温度が上昇しやすいことで、発熱体を使用時の温度にするために外部から投入するエネルギーが少なくてすむ。したがって、赤外線を放射する際のエネルギー効率が向上する。ここで、前記外部空間は、真空であってもよいし、真空以外の雰囲気であってもよい。
【０００９】
なお、この赤外線ヒーターでは、透過層は発熱体からの赤外線を透過するため、例えば反射波長領域の赤外線を吸収する場合と比較して透過層の温度が上昇しにくい。一方、発熱体は上記のように温度が上昇しやすい。さらに、発熱体とフィルタ部との間の第１空間が外部空間に開放されていることで、第１空間での熱滞留が抑制されてフィルタ部の温度上昇が抑制される。以上により、この赤外線ヒーターでは、使用時の発熱体とフィルタ部（特に発熱体に最も近い透過層）との温度差を大きくすることができる。発熱体とフィルタ部との温度差が大きくなることで、例えば透過層の温度を耐熱温度以下に保ちつつ発熱体を高温にすることができ、対象物に放射される赤外線のエネルギーを大きくすることができる。また、発熱体の温度が同じでも本発明の赤外線ヒーターではフィルタ部をより低温に保つことができ、フィルタ部の温度上昇による対象物やその周辺（例えば炉体や炉内の処理空間等）の温度上昇を抑制できる。ここで、上述した反射波長領域の赤外線の外部空間への放出を抑制するためにフィルタ部と発熱体との間に反射部材を配置することも考えられる。しかし、その場合は第１空間が外部空間に開放されていることによる上述したフィルタ部の温度上昇抑制効果を反射部材が妨げる場合がある。これに対し、本発明の赤外線ヒーターでは、第１透過層からみて発熱体とは反対側に透過層側反射部材を配置しているため、透過層側反射部材が第１空間の開放を妨げることがない。したがって、発熱体とフィルタ部との温度差が大きくなることを妨げないようにしつつ、赤外線を放射する際のエネルギー効率をより向上させることができる。
【００１０】
本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記第１透過層の前記透過領域は、前記発熱体側からみて前記選択反射領域の周囲を囲むように位置していてもよい。こうすれば、反射波長領域の赤外線の外部空間への放出を抑制するという上述した効果が高まり、赤外線を放射する際のエネルギー効率が向上する。
【００１１】
本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記透過層側反射部材は、前記反射面を前記第１透過層のうち前記発熱体と対向する面に垂直に投影したときに該反射面が前記選択反射領域に重ならないように配設されていてもよい。こうすれば、選択反射領域を通過した赤外線を透過層側反射部材が妨げにくいため、対象物に赤外線を放射しやすい。
【００１２】
本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記透過層側反射部材は、前記反射面が凹面になっていてもよい。こうすれば、反射面によって赤外線を発熱体に集中的に反射でき、反射波長領域の赤外線の外部空間への放出を抑制するという上述した効果が高くなりやすい。
【００１３】
本発明の赤外線ヒーターは、前記発熱体からみて前記透過層とは反対側に配設され前記反射波長領域の赤外線を反射する発熱体側反射部材、を備えていてもよい。こうすれば、発熱体からみて透過層とは反対側に向かう赤外線を発熱体側反射部材が透過層側に反射することで、発熱体側反射部材が反射した赤外線で発熱体を加熱することができる。そのため、発熱体の温度が上昇しやすくなり、赤外線を放射する際のエネルギー効率が向上する。
【００１４】
本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記１以上の透過層のうち前記発熱体に最も近い最接近透過層は、該発熱体側の表面が前記第１空間に露出しており、前記発熱体と前記最接近透過層との距離を距離Ｄ[cm]とし、前記発熱体を前記最接近透過層に対して垂直方向に該最接近透過層に投影した領域を投影領域とし、該投影領域全体を囲む矩形又は円形の最小の領域の面積を発熱体面積Ｓ[ｃｍ2]とし（ただし、０ｃｍ2＜Ｓ≦４００ｃｍ2）、代表寸法Ｌ[ｃｍ]＝２×√（Ｓ／π）としたときに、０．０６≦Ｄ／Ｌ≦０．２３であってもよい。ここで、比Ｄ／Ｌが小さいほど、発熱体から最接近透過層への伝熱は、第１空間内の雰囲気を介した熱伝導に依存し不可避となる。結果、第１空間での熱滞留が大きくなり、最接近透過層の温度が上昇しやすくなる。ここで、比Ｄ／Ｌを０．０６以上とすることで、伝導熱流束の過大化を防止し、使用時の発熱体とフィルタ部との間の伝熱量を小さくして、フィルタ部（特に最接近透過層）の温度上昇を十分抑制することができる。また、比Ｄ／Ｌの上昇に伴い、今度は第１空間内の伝熱が対流に依存するようになり、比Ｄ／Ｌが過度に大きくなると、第１空間での対流損失が大きくなり、発熱体の温度が低下しやすくなる。この場合は、比Ｄ／Ｌを０．２３以下とすることで、対流熱伝達係数の上昇を防止し、対流損失による発熱体の温度低下を十分抑制することができる。以上により、０．０６≦Ｄ／Ｌ≦０．２３とすることで、使用時の発熱体の温度低下を抑制しつつ、発熱体とフィルタ部（特に最接近透過層）との温度差をより大きくすることができる。結果的に、発熱体からの赤外線エネルギーは、より多くがフィルタ部の透過分に回り、対象物に放射され、効率よく対象物の赤外線処理（例えば加熱など）を行うことができる。ここで、「投影領域全体を囲む矩形又は円形の最小の領域の面積」とは、投影領域全体を囲む最小の矩形の領域と最小の円形の領域とを描いたときに、面積が小さい方の領域の面積を意味する。また、「矩形」には正方形や長方形に限らず、平行四辺形やそれ以外の四角形も含む。「円形」には、真円に限らず楕円も含む。また、０．０６≦Ｄ／Ｌ≦０．２３を満たした場合の上述した効果がより確実に得られるため、前記投影領域の面積／発熱体面積Ｓ≧０．５であることが好ましい。なお、０．０６≦Ｄ／Ｌ≦０．２３とする態様の本発明の赤外線ヒーターにおいて、「第１空間が外部空間に開放されている」状態とは、上述した効果（第１空間での熱滞留を抑制してフィルタ部の温度上昇を抑制する効果）が得られる程度以上に、第１空間と外部空間とが雰囲気の出入り自由に連通している状態を意味する。また、前記外部空間は真空以外の雰囲気であればよい。前記外部空間は大気雰囲気であってもよい。すなわち、前記第１空間は大気開放されていてもよい。
【００１５】
本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記発熱体は、前記透過層に向けて赤外線を放射可能であり且つ前記反射波長領域の赤外線を吸収可能な平面を有する面状発熱体としてもよい。こうすれば、例えば発熱体が線状発熱体である場合と比較して選択反射層や透過層側反射部材で反射された赤外線を吸収しやすくなり、発熱体の温度が上昇しやすくなる。したがって、赤外線を放射する際のエネルギー効率が向上する。
【００１６】
本発明の赤外線処理装置は、
対象物に赤外線を放射して赤外線処理を行う赤外線処理装置であって、
上述したいずれかの態様の本発明の赤外線ヒーターと、
前記第１空間と直接には連通しておらず且つ前記発熱体から放射され前記フィルタ部を透過した後の赤外線により前記赤外線処理を行う空間である処理空間、を形成する炉体と、
を備えたものである。
【００１７】
この赤外線処理装置は、上述したいずれかの態様の赤外線ヒーターを備えている。そのため、上述した本発明の赤外線ヒーターと同様の効果、例えば赤外線を放射する際のエネルギー効率が向上する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】赤外線処理装置１００の縦断面図。
【図２】赤外線ヒーター１０の拡大断面図。
【図３】発熱部２０の下面図。
【図４】投影領域と発熱体面積Ｓとの関係の説明図。
【図５】第１透過層５１と透過層側反射部材７５の位置関係の概略を示す斜視図。
【図６】第１透過層５１に投影した反射面７６の位置を示す上面図。
【図７】変形例の赤外線ヒーター１０ａの拡大断面図。
【図８】変形例の赤外線ヒーター１０ｂの拡大断面図。
【図９】実験例１〜１８における比Ｄ／Ｌと発熱体４０，第１透過層５１，対象物の温度との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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、複数の赤外線ヒーター１０を備えた赤外線処理装置１００の縦断面図である。図２は、赤外線ヒーター１０の拡大断面図である。図３は、発熱部２０の下面図である。図４は、発熱部２０の投影領域と発熱体面積Ｓとの関係の説明図である。図５は、第１透過層５１（本発明の透過層に相当），透過層側反射部材７５の位置関係の概略を示す斜視図である。図６は、第１透過層５１に投影した反射面７６の位置を示す上面図である。なお、本実施形態において、上下方向，左右方向及び前後方向は、図１〜３，５，６に示した通りとする。
【００２０】
赤外線処理装置１００は、半導体素子９０上に形成された対象物（塗膜９２）に赤外線を放射して赤外線処理（ここでは塗膜９２の乾燥）を行う乾燥炉として構成されており、処理空間８１を形成する炉体８０と、ベルトコンベア８５と、複数の赤外線ヒーター１０と、を備えている。炉体８０は、略直方体に形成された断熱構造体であり、内部に処理空間８１を形成している。炉体８０の天井部分には、複数の赤外線ヒーター１０（図１では５個）が取り付けられており、この赤外線ヒーター１０からの赤外線が処理空間８１内に放射される。ベルトコンベア８５は、炉体８０の左右端を貫通し処理空間８１を貫通するベルトを備えており、左から右に向かって半導体素子９０を搬送する。半導体素子９０上に形成された塗膜９２は、例えばシリコーンとトルエンとを含む塗膜であり、乾燥後に半導体素子９０の保護膜となるものである。
【００２１】
図１，図２に示すように、赤外線ヒーター１０は、発熱部２０と、発熱部２０の下方に取り付けられたフィルタ部５０と、を備えている。発熱部２０は、赤外線ヒーター１０の上側を覆うケース２２と、加熱されると赤外線を放射する発熱体４０と、ケース２２内で発熱体４０を支持する支持板３０と、上下方向で発熱体４０及び支持板３０とケース２２との間に配設された発熱体側反射部材２３と、を備えている。
【００２２】
ケース２２は、発熱体４０等を収納する部材であり、下方に向けて開口した略直方体の箱状の部材である。ケース２２は、内部に配置された発熱体側反射部材２３，支持板３０を固定する図示しない固定具を備えている。また、ケース２２は、赤外線ヒーター１０を図示しない他の部材に取り付けて固定するための図示しない取付具を備えている。
【００２３】
発熱体側反射部材２３は、発熱体４０からみて第１透過層５１とは反対側（発熱体４０の上側）に配置された板状部材である。発熱体側反射部材２３は、発熱体４０から放射される赤外線を反射する部材として構成されており、本実施形態では金属（例えばＳＵＳやアルミニウム）で形成されている。
【００２４】
支持板３０は、発熱体４０が巻き付けられることで発熱体４０を支持する平板状の部材であり、例えばマイカやアルミナセラミックスなどの絶縁体からなる。支持板３０は、図３に示すように、前側に複数（本実施形態では６箇所）形成された前側凸部３１と、後側に複数（本実施形態では５箇所）形成された後側凸部３２と、を備えている。前側凸部３１及び後側凸部３２は、下面視で台形状をしており、左右方向に平行な面を有する頂上部分と、頂上部分の左右両側に配設され左右方向から傾斜した（例えば４５°）斜面と、を有している。複数の前側凸部３１及び複数の後側凸部３２は、それぞれ左右方向に定ピッチで配設されており、これにより支持板３０の前側及び後側は凹凸状になっている。また、前側凸部３１と後側凸部３２とは、互いに左右方向に１／２ピッチずれて配設されている。なお、支持板３０には孔が形成されており（図３では２箇所）、発熱体４０からの赤外線はこの孔を通過して上方の発熱体側反射部材２３に到達可能である。
【００２５】
発熱体４０は、リボン状の発熱体であり、いわゆる面状発熱体として構成されている。発熱体４０は、例えばＮｉ−Ｃｒ合金などの金属からなる。発熱体４０は、第１透過層５１側の表面（下面）において所定の反射波長領域（本実施形態では３．５μｍ〜４．５μｍ）の赤外線の少なくとも一部を吸収可能である。発熱体４０は、反射波長領域の赤外線の吸収率が７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい。本実施形態では、発熱体４０は、波長２μｍ〜８μｍにおける赤外線の吸収率が７０％以上とした。本実施形態では、発熱体４０は、セラミックス溶射膜で表面がコーティングされており、これにより赤外線の放射率及び吸収率が高められている。セラミックス溶射膜の材質としては、例えばアルミナ，クロミアなどが挙げられる。また、発熱体４０は、第１透過層５１側の表面（発熱体４０の下面）における赤外線の放射率よりも第１透過層５１とは反対側の表面（発熱体４０の上面）における赤外線の放射率が低いことが好ましい。本実施形態では、発熱体４０の下面のみがセラミックス溶射膜でコーティングされており、発熱体４０の下面よりも上面の方が赤外線の放射率が低くなっている。発熱体４０の上面の赤外線の放射率は、３０％以下であることが好ましい。なお、図２，図３に示したような支持板３０，発熱体４０の形状は公知であり、例えば特開２００６−２６１０９５号公報に記載されている。
【００２６】
図３に示すように、発熱体４０は、左後方の折り返し端部４１から右後方の折り返し端部４１までに亘って、支持板３０の下面側を前後方向に複数回（本実施形態では１２回）通過するように、支持板３０に巻き付けられている。より具体的には、発熱体４０は、左後方の折り返し端部４１から支持板３０の下面側で前側凸部３１に向かって引き回され、前側凸部３１の左側の斜面に沿って折り返されて前側凸部３１の上面側を通過している（図３右上の拡大部分参照）。そして、前側凸部３１の上面側を通過した発熱体４０は、前側凸部３１の右側の斜面に沿って折り返されて支持板３０の下面側で後側凸部３２に向かって引き回され、後側凸部３２の斜面に沿って折り返され後側凸部３２の上面側を通過して、支持板３０の下面側で前側凸部３１に向かって引き回される。このようにして、発熱体４０は支持板３０の下面側を前後方向に通過しながら前側凸部３１と後側凸部３２とに交互に巻き付けられ、右後方の折り返し端部４１まで引き回されている。なお、詳細な図示は省略するが、発熱体４０は、折り返し端部４１，４１の部分で支持板３０の上面側に折り返されてさらに引き回されており、発熱体４０の両端がケース２２に取り付けられた図示しない一対の入力端子にそれぞれ接続されている。この一対の入力端子を介して、発熱体４０に外部から電力を供給可能である。発熱体４０の下面は、第１透過層５１の上面と対向しており、いずれの面も水平方向（前後左右方向）と略平行になるように配設されている。
【００２７】
ここで、フィルタ部５０が備える１以上の透過層のうち発熱体４０に最も近い最接近透過層である第１透過層５１と発熱体４０との距離を距離Ｄ[ｃｍ]とし（図２参照）、発熱体４０を第１透過層５１に対して垂直方向に第１透過層５１に投影した領域を投影領域とし、投影領域全体を囲む矩形又は円形の最小の領域である発熱体領域Ｅの面積を発熱体面積Ｓ[ｃｍ2]とし（ただし、０ｃｍ2＜Ｓ≦４００ｃｍ2）、代表寸法Ｌ[ｃｍ]＝２×√（Ｓ／π）としたときに、比Ｄ／Ｌの値が０．０６≦Ｄ／Ｌ≦０．２３であることが好ましく、０．１２≦Ｄ／Ｌ≦０．２であることがより好ましい。本実施形態では、第１透過層５１は平板状の部材であり、発熱体４０と第１透過層５１とは平行に配設されている。そのため、投影領域は、発熱体４０を下方向（発熱体４０の下面及び第１透過層５１の上面に垂直な方向）から見たときの発熱体４０の下面の領域（図３に示した発熱体４０の形状の領域）に等しい。そして、この投影領域を囲む矩形の最小の領域は、図４に示す長方形の発熱体領域Ｅとなる。そして、この長方形の発熱体領域Ｅの面積すなわち左右方向の長さＸ（＝発熱体４０の左端から右端までの長さ）と前後方向の長さＹ（＝発熱体４０の前後方向の長さ）との積が、発熱体面積Ｓとなる。このように、発熱体面積Ｓは、前後に引き回された発熱体４０の左右の隙間など、発熱体４０が存在しない部分も含めた面積として定義される。また、代表寸法Ｌは、発熱体面積Ｓと同じ面積の円の直径に等しい。なお、本実施形態では発熱体領域Ｅは矩形としたが、例えば発熱体４０が円形状に近い場合など投影領域を円形の領域で囲んだ方が発熱体面積Ｓが小さくなる場合には、投影領域を囲む円形の最小の領域を発熱体領域Ｅとし、この発熱体領域Ｅの面積を発熱体面積Ｓとする。すなわち、発熱体領域Ｅ（投影領域全体を囲む矩形又は円形の最小の領域）は、投影領域全体を囲む矩形の最小の領域と投影領域全体を囲む円形の最小の領域とのうち小さい方の領域とする。また、０．０６≦比Ｄ／Ｌ≦０．２３を満たすことによる効果がより確実に得られるため、投影領域の面積／発熱体面積Ｓ≧０．５であることが好ましい。すなわち、図４における発熱体領域Ｅのうち発熱体４０（投影領域）が存在する領域が５０％以上であることが好ましい。また、１ｃｍ2＜Ｓ≦４００ｃｍ2であってもよい。また、特にこれに限定しないが、距離Ｄは８ｍｍ〜３０ｍｍとしてもよい。
【００２８】
なお、発熱部２０とフィルタ部５０とは、図示しない接続部材により接続されて、互いの位置関係が固定されている。これにより、発熱体４０とフィルタ部５０（第１透過層５１）とは第１空間４７を介して離間している。また、図２に示すようにケース２２は第１固定板７１と上下に離間しており、第１空間４７はケース２２と第１固定板７１との上下の隙間を介して外部空間（炉体８０の外部の空間）に開放されている。発熱体４０と第１透過層５１は、第１空間４７に露出している。なお、本実施形態では、外部空間は大気雰囲気とした。
【００２９】
フィルタ部５０は、発熱体４０からの赤外線の少なくとも一部を透過する透過層として、第１透過層５１を備えている。また、フィルタ部５０は、第１透過層５１を載置して固定する矩形の枠状部材である第１固定板７１と、第１透過層５１からみて発熱体４０とは反対側（第１透過層５１の下側）に配設された透過層側反射部材７５（第１〜第４透過層側反射部材７５ａ〜７５ｄ）と、を備えている。第１固定板７１は、炉体８０の上部に取り付けられている。
【００３０】
第１透過層５１は、図５，６に示すように、上面視で四角形状をした板状の部材である。この第１透過層５１は、上面視で四角形状の選択反射領域５３と、選択反射領域５３の周囲を囲むように位置する上面視で枠形状の透過領域５４と、を備えている。選択反射領域５３は、所定の反射波長領域の赤外線を反射する反射特性を有し、且つ発熱体４０からの赤外線の少なくとも一部を透過する特性を有している。本実施形態では、選択反射領域５３は、赤外線の透過率のピークである第１透過ピークと、第１透過ピークよりも長波長である第２透過ピークと、を有し、第１透過ピークの波長と第２透過ピークの波長との間に反射波長領域を有している。本実施形態では、選択反射領域５３は干渉フィルタ（光学フィルタ）として構成され、図２に示すように基板５１ａと、基板５１ａの上面を覆う上側コート層５１ｂと、基板５１ａの下面を覆う下側コート層５１ｃと、を備えているものとした。上側コート層５１ｂは、バンドパス層として機能する層であり、選択反射領域５３の上方から入射された光のうち第１，第２透過ピークの波長及びその周辺の波長領域の赤外線を下方に透過させる。また、上側コート層５１ｂは、反射波長領域の赤外線については上方に反射する。下側コート層５１ｃは、反射防止膜として機能する層であり、基板５１ａの下面で赤外線（特に、反射波長領域以外の赤外線）が上方に反射するのを抑制する。基板５１ａの材質としては、シリコンが挙げられる。上側コート層５１ｂの材質としては、セレン化亜鉛，ゲルマニウム，硫化亜鉛などが挙げられる。下側コート層５１ｃの材質としては、ゲルマニウム，一酸化ケイ素，硫化亜鉛などが挙げられる。なお、上側コート層５１ｂ及び下側コート層５１ｃの少なくとも一方が、複数種類の材料を積層した多層構造であってもよい。
【００３１】
本実施形態では、選択反射領域５３の第１透過ピークの波長が２μｍ〜３μｍであり、第２透過ピークの波長が５μｍ〜８．５μｍであり、反射波長領域が３．５μｍ〜４．５μｍであるものとした。例えば、上側コート層５１ｂとして硫化亜鉛とゲルマニウムとを交互に複数層積層したものを用い、下側コート層５１ｃとして硫化亜鉛とゲルマニウムとを交互に複数層積層したものを用い、基板５１ａ，上側コート層５１ｂ，下側コート層５１ｃの厚さを適宜調整することで、そのようなフィルタ特性が得られる。第１透過ピーク及び第２透過ピークの赤外線の透過率は、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。反射波長領域における赤外線の反射率は、７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい。また、選択反射領域５３は、反射波長領域内の少なくとも一部における赤外線の透過率が１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。選択反射領域５３は、反射波長領域全体に亘って赤外線の透過率が１０％以下が好ましく、５％以下がより好ましい。
【００３２】
また、特にこれに限定するものではないが、選択反射領域５３は、波長２μｍ〜３μｍの波長領域の赤外線の透過率が４０％以上であってもよい。選択反射領域５３は、波長５μｍ〜８．５μｍの波長領域の赤外線の透過率が８０％以上であってもよい。選択反射領域５３は、波長８．５μｍ〜９．５μｍの波長領域の赤外線の透過率が７０％以上であってもよい。選択反射領域５３は、波長９．５μｍ〜１３μｍの波長領域の赤外線の透過率が６０％以上であってもよい。
【００３３】
透過領域５４は、少なくとも反射波長領域（本実施形態では３．５μｍ〜４．５μｍ）の赤外線を透過する特性を有している。本実施形態では、透過領域５４は選択反射領域５３と同様の構成をしており、図２に示すように選択反射領域５３と共通の基板５１ａと、基板５１ａの上面を覆う上側コート層５１ｅと、基板５１ａの下面を覆う下側コート層５１ｆと、を備えているものとした。また、本実施形態では、透過領域５４は、反射波長領域も含めて波長２μｍ〜８μｍの赤外線の透過率が９０％以上とした。上側コート層５１ｅ，下側コート層５１ｆの各々の材質としては、例えば、上述した上側コート層５１ｂ，下側コート層５１ｃの各々と同様のものを用いることができる。また、例えば上側コート層５１ｅ，下側コート層５１ｆの各々を複数種類の材料を積層した多層構造とし且つ上側コート層５１ｂ，下側コート層５１ｃよりも積層数を減らしたり、上側コート層５１ｅ，下側コート層５１ｇの厚さを適宜調整したりすることで、上述した特性の透過領域５４が得られる。透過領域５４は、反射波長領域内の少なくとも一部における赤外線の透過率が７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい。透過領域５４は、反射波長領域全体に亘って赤外線の透過率が７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい。
【００３４】
なお、このような選択反射領域５３と透過領域５４とを有する第１透過層５１は、基板５１ａに対して適宜マスクを用いつつ上述した材料を用いて例えば蒸着により上側コート層５１ｂ，５１ｅ、下側コート層５１ｃ，５１ｆをそれぞれ形成することにより、一体的に形成することができる。ただし、第１透過層５１は選択反射領域５３と透過領域５４とを一体的に形成したものに限られない。
【００３５】
透過層側反射部材７５は、図５に示すように、第１〜第４透過層側反射部材７５ａ〜７５ｄを有している。第１，第２透過層側反射部材７５ａ，７５ｂは、第１透過層５１の下方の左右に配置され、長手方向が前後方向に沿っている。第３，第４透過層側反射部材７５ｃ，７５ｄは、第１透過層５１の下方の前後に配置され、長手方向が左右方向に沿うように配置されている。第１〜第４透過層側反射部材７５ａ〜７５ｄは、第１固定板７１の下側に取り付けられている。第１〜第４透過層側反射部材７５ａ〜７５ｄの各々は、発熱体４０側の平面である反射面７６ａ〜７６ｄを有している。なお、反射面７６ａ〜７６ｄを反射面７６と総称する。反射面７６は、発熱体４０から放射され透過領域５４を透過した少なくとも反射波長領域の赤外線を、発熱体４０に向けて反射する。反射面７６ａ〜７６ｄは、いずれも第１透過層５１の透過領域５４のうち発熱体４０側の表面（上面）すなわち水平面に対して角度θだけ傾斜して、発熱体４０の前後左右の中央側を向くように配置されている。角度θは、０°超過９０未満であり、発熱体４０に効率よく赤外線を反射できるように、発熱体４０の大きさ，距離Ｄ，発熱体４０と反射面７６との距離や位置関係などに応じて適宜定めることができる。なお、角度θが大きすぎると反射面７６から処理空間８１内に反射される赤外線が多くなりやすく、角度θが小さすぎると反射面７６から発熱体４０に向かわず外部空間に反射される赤外線が多くなりやすい。そのため、角度θは３０°以上６０°以下としてもよい。本実施形態では、角度θは４５°とした。透過層側反射部材７５は、本実施形態では金属（例えばＳＵＳやアルミニウム）で形成されている。反射面７６は、反射波長領域全体に亘って赤外線の透過率が７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい。また、透過層側反射部材７５は、反射波長領域以外の赤外線についても反射してもよい。例えば、透過領域５４が透過する波長２μｍ〜８μｍの赤外線の反射率が７０％以上、８０％以上、９０％以上としてもよい。
【００３６】
ここで、図６を用いて、選択反射領域５３，透過領域５４，発熱体領域Ｅ，及び第１透過層５１のうち発熱体４０に対向する面（上面）に垂直に投影した反射面７６の位置関係について説明する。なお、図６では、発熱体領域Ｅを一点鎖線で示し、第１透過層５１に投影した反射面７６を破線で示した。また、本実施形態では、選択反射領域５３，透過領域５４，発熱体領域Ｅは、前後左右の中心が略一致（中心５５）しているものとした。図示するように、選択反射領域５３は、透過領域５４と比べて発熱体４０の中央寄りすなわち中心５５寄りに配置されている。また、選択反射領域５３は、発熱体領域Ｅの前後左右の中心５５を含んでいる。透過領域５４は選択反射領域５３と比べて発熱体の中央から遠い位置すなわち中心５５から遠い位置に配置されている。また、透過領域５４は、発熱体領域Ｅの前後左右の端部を含み、発熱体領域Ｅのうち選択反射領域５３と重複しない領域を全て含んでいる。透過領域５４は、発熱体領域Ｅよりも外側の領域も含んでいる。すなわち、透過領域５４の一部は発熱体４０よりも前後左右に広がっている（図２も参照）。反射面７６ａ〜７６ｄは、それぞれ発熱体領域Ｅの左，右，前，後に位置しており、いずれも発熱体領域Ｅ及び選択反射領域５３とは重ならないように位置している。すなわち、反射面７６（ひいては透過層側反射部材７５）は、発熱体４０の真下や選択反射領域５３の真下には存在しないように配設されている。反射面７６ａ〜７６ｄは、いずれも透過領域５４に含まれる（透過領域５４からはみ出さない）ように位置している。
【００３７】
図６に示す透過領域５４と発熱体領域Ｅとの重複部分の幅（発熱体領域Ｅの中心５５から第１透過層５１の上面において外に向かう方向の大きさ）Ｗａ〜Ｗｄは、小さいほど選択反射領域５３が大きく塗膜９２に放射される赤外線のエネルギーが増大する傾向にある。一方、幅Ｗａ〜Ｗｄは、大きいほど反射面７６から発熱体４０に反射される赤外線のエネルギーが増大する傾向にある。そのため、両者を考慮して幅Ｗａ〜Ｗｄを定めることが好ましい。具体的には、幅Ｗａ，Ｗｂは、それぞれ発熱体領域Ｅの左右方向の長さＸの１０〜２０％とすることが好ましい。幅Ｗｃ，Ｗｄは、それぞれ発熱体領域Ｅの前後方向の長さＹの１０〜２０％とすることが好ましい。幅Ｗａ〜Ｗｄは、上述した代表寸法Ｌの１０〜２０％としてもよい。幅Ｗａ〜Ｗｄは、上述した距離Ｄの９０％〜１１０％としてもよい。幅Ｗａ〜Ｗｄは、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下としてもよい。また、透過領域５４と発熱体領域Ｅとの重複部分の面積は、例えば発熱体領域Ｅの面積（発熱体面積Ｓ）の３０％〜６５％とすることが好ましい。
【００３８】
なお、炉体８０の上面（天井部分）には、赤外線ヒーター１０と同じ数の複数の開口が形成されており、複数の赤外線ヒーター１０はこの開口を塞ぐように炉体８０の上部に取り付けられている。そのため、第１透過層５１の下面や透過層側反射部材７５は、処理空間８１に露出している。処理空間８１と第１空間４７とは、第１透過層５１及び第１固定板７１で仕切られており、直接には連通していない。ただし、処理空間８１，第１空間４７はいずれも赤外線処理装置１００の外部空間には連通しているため、外部空間を介してこれらは互いに連通している。また、赤外線ヒーター１０は、炉体８０の天井よりも上方に飛び出すように配置されている。そのため、発熱体４０，第１空間４７は炉体８０の外に位置している。
【００３９】
こうして構成された赤外線処理装置１００の使用例を以下に説明する。まず、図示しない電源を赤外線ヒーター１０の入力端子に接続し、発熱体４０の温度が予め設定された温度（ここでは７００℃とする）になるように発熱体４０に電力を供給する。通電された発熱体４０は加熱により赤外線を放射する。また、ベルトコンベア８５により、予め塗膜９２を上面に形成した半導体素子９０を搬送する。これにより、半導体素子９０は炉体８０の左側から炉体８０内に搬入され、処理空間８１を通過して炉体８０の右側から搬出される。そして、塗膜９２は、処理空間８１を通過する間に赤外線ヒーター１０からの赤外線によって乾燥（トルエンが蒸発）し、保護膜となる。
【００４０】
ここで、発熱体４０が加熱されると、主に発熱体４０の下面からの赤外線が、下方のフィルタ部５０（第１透過層５１）に向かって放出される。発熱体４０から放射された赤外線のうち選択反射領域５３に向かう反射波長領域の赤外線は、選択反射領域５３で反射されて上方に向かい、発熱体４０に吸収される（図１，２の実線矢印参照）。また、発熱体４０からの赤外線のうち透過領域５４に向かう反射波長領域の赤外線は、透過領域５４を透過したあと反射面７６で反射されて発熱体４０に吸収される（図１，２の白抜き矢印参照）。そのため、反射された赤外線を吸収することで発熱体４０の温度が上昇しやすくなり、発熱体４０を７００℃にするために外部から投入するエネルギー（電力）が少なくてすむ。したがって、赤外線ヒーター１０から赤外線を放射する際のエネルギー効率が向上する。なお、例えば第１透過層５１が透過領域５４を備えず全面が選択反射領域５３である場合、反射波長領域の赤外線が発熱体４０以外の方向に反射されて外部空間に放出されることがある（図２の太破線参照）。特に第１透過層５１のうち発熱体４０の中央から遠い部分ほどそのようなことが起きやすく、この外部空間に放出された赤外線のエネルギーは利用できない。これに対し、本実施形態の赤外線ヒーター１０では、選択反射領域５３と比べて発熱体４０の中央から遠い位置に透過領域５４を配置し、且つ第１透過層５１からみて発熱体４０とは反対側に傾斜した反射面７６を有する透過層側反射部材７５を配置している。そのため、第１透過層５１のうち発熱体４０の中央から遠い部分に向けて放射された反射波長領域の赤外線を、傾斜した反射面７６によって発熱体７５に向けて反射できる。その結果、反射波長領域の赤外線の外部空間への放出を抑制して発熱体４０の温度を上昇しやすくでき、赤外線を放射する際のエネルギー効率が向上する。また、本実施形態では、反射波長領域だけでなく波長２μｍ〜８μｍの赤外線について、透過領域５４が透過し反射面７６が反射して発熱体４０が吸収可能である。そのため、発熱体４０から透過領域５４に向かう波長２μｍ〜８μｍの赤外線のエネルギーを発熱体４０の温度上昇に利用することができている。
【００４１】
また、第１透過層５１は反射波長領域の赤外線を選択反射領域５３で反射し透過領域５４で透過するため、例えば反射波長領域の赤外線を吸収する場合と比較して第１透過層５１の温度が上昇しにくい。一方、発熱体４０は上記のように温度が上昇しやすい。さらに、発熱体４０と第１透過層５１との間の第１空間４７が外部空間に開放されていることで、第１空間４７での熱滞留が抑制されて第１透過層５１の温度上昇が抑制される。このように、赤外線ヒーター１０は、発熱体４０の温度が上昇しやすく、且つ第１透過層５１の温度が上昇しにくくなっている。そのため、赤外線ヒーター１０では、使用時の発熱体４０と第１透過層５１との温度差が大きくなりやすい。ここで、上述した反射波長領域の赤外線の外部空間への放出を抑制するために第１透過層５１と発熱体４０との間に反射部材を配置することも考えられる。しかし、その場合は第１空間４７が外部空間に開放されていることによる上述した第１透過層５１の温度上昇抑制効果（熱滞留を抑制する効果）を反射部材が妨げる場合がある。これに対し、本実施形態の赤外線ヒーター１０では、発熱体４０とは反対側に透過層側反射部材７５を配置しているため、透過層側反射部材７５が第１空間４７の開放を妨げることがない。したがって、発熱体４７と第１透過層５１との温度差が大きくなることを妨げないようにしつつ、赤外線を放射する際のエネルギー効率をより向上させることができる。
【００４２】
また、発熱体４０からの赤外線のうち選択反射領域５３に向かう反射波長領域以外の波長領域の赤外線は、選択反射領域５３を通過して（図１，２の細破線矢印参照）、処理空間８１内に放射される。そして、処理空間８１内に放射される赤外線は、フィルタ部５０（第１透過層５１）の上述したフィルタ特性により、２つの放射ピークを有し、反射波長領域（３．５μｍ〜４．５μｍ）の赤外線をほとんど含まない。ここで、トルエンは、例えば波長３．３μｍ，波長６．７μｍなどに赤外線の吸収ピークを有する。そのため、この２つの吸収ピーク付近の波長の放射ピークを有する赤外線を赤外線ヒーター１０が処理空間８１内に放射することで、塗膜９２から効率よくトルエンを蒸発させることができる。そして、トルエンが蒸発することで、半導体素子９０の表面にシリコーンからなる保護膜を形成することができる。
【００４３】
このように、本実施形態の赤外線ヒーター１０では、赤外線処理（塗膜９２の乾燥）を効率よく行うための波長領域の赤外線についてはフィルタ部５０（選択反射領域５３）を透過して塗膜９２に放射することができる。一方、反射波長領域の赤外線は、トルエンの吸収ピークから外れており蒸発にあまり寄与しない不要な波長領域の赤外線である。そのため、赤外線ヒーター１０は、赤外線処理にあまり寄与しない反射波長領域の赤外線については処理空間８１内に放射せず発熱体４０に反射して発熱体４０の加熱に用いるようにしている。なお、選択反射領域５３のフィルタ特性が同じであっても、発熱体４０の温度が異なることで処理空間８１内に放射される赤外線は放射ピークなどの波長特性が変化する。そのため、発熱体４０の使用時の温度を変えることで処理空間８１内に放射される赤外線の２つの放射ピークの波長はある程度調整することができる。使用時の発熱体４０の温度は、例えば対象物の吸収ピークの波長と処理空間８１内に放射される赤外線の放射ピークとがなるべく近くなるように、対象物に応じて適宜定めることができる。
【００４４】
以上説明した本実施形態の赤外線処理装置１００によれば、選択反射領域５３や反射面７６で反射された赤外線を吸収することで発熱体４０の温度が上昇しやすくなる。また、第１透過層５１のうち発熱体４０の中央から遠い部分に向けて放射された反射波長領域の赤外線を、傾斜した反射面７６によって発熱体に向けて反射できる。その結果、反射波長領域の赤外線の外部空間への放出を抑制して発熱体４０の温度を上昇しやすくできる。したがって、赤外線を放射する際のエネルギー効率が向上する。
【００４５】
また、赤外線ヒーター１０では、フィルタ部５０（特に第１透過層５１）と発熱体４０との温度差を大きくすることができる。発熱体４０とフィルタ部５０との温度差が大きくなることで、例えば第１透過層５１の温度を耐熱温度以下に保ちつつ発熱体４０を高温にすることができ、塗膜９２に放射される赤外線のエネルギーを大きくすることができる。また、発熱体４０の温度が同じでも赤外線ヒーター１０ではフィルタ部５０をより低温に保つことができ、フィルタ部の温度上昇による塗膜９２やその周辺（例えば炉体８０や処理空間８１等）の温度上昇を抑制できる。また、透過層側反射部材７５は第１透過層５１よりも下方に配置されており第１空間４７の開放を妨げない。したがって、発熱体４０とフィルタ部５０との温度差が大きくなることを妨げないようにしつつ、赤外線を放射する際のエネルギー効率をより向上させることができる。
【００４６】
さらに、透過領域５４は、発熱体４０側からみて選択反射領域５３の周囲を囲むように位置している。そのため、反射波長領域の赤外線の外部空間への放出を抑制するという上述した効果が高まり、赤外線を放射する際のエネルギー効率が向上する。また、透過層側反射部材７５は、反射面７６を第１透過層５１のうち発熱体４０と対向する面に垂直に投影したときに、透過領域５４のうち左側，右側，前側，後側の部分の各々と反射面７６ａ〜７６ｄとが重複するように配設されている。また、反射面７６は、発熱体４０側からみて選択反射領域５３の周囲を囲むように位置している。そのため、赤外線ヒーター１０が例えば反射面７６ａ〜７６ｄのうち１〜３個を備えない場合と比較して、反射波長領域の赤外線を発熱体に向けて反射する効果が高まり、発熱体の温度がより上昇しやすくなる。したがって、赤外線を放射する際のエネルギー効率がより向上する。
【００４７】
さらにまた、透過層側反射部材７５は、反射面７６を第１透過層５１のうち発熱体４０と対向する面に垂直に投影したときに反射面７６が選択反射領域５３に重ならないように配設されている。そのため、選択反射領域５３を通過した赤外線を透過層側反射部材７５が妨げにくいため、塗膜９２に赤外線を放射しやすい。
【００４８】
そしてまた、赤外線ヒーター１０は、発熱体４０からみて第１透過層５１とは反対側に配設され反射波長領域の赤外線を反射する発熱体側反射部材２３を備えている。そのため、発熱体４０からみて第１透過層５１とは反対側（上方）に向かう赤外線を発熱体側反射部材２３が第１透過層５１側（下方）に反射することで、発熱体側反射部材２３が反射した赤外線で発熱体４０を加熱することができる。そのため、発熱体４０の温度が上昇しやすくなり、赤外線を放射する際のエネルギー効率が向上する。
【００４９】
そしてまた、赤外線ヒーター１０において、フィルタ部５０が備える１以上の透過層のうち発熱体４０に最も近い最接近透過層（第１透過層５１）は、発熱体４０側の表面（上面）が第１空間４７に露出している。そして、赤外線ヒーター１０は、０．０６≦Ｄ／Ｌ≦０．２３を満たしている。ここで、比Ｄ／Ｌが小さいほど、発熱体４０から最接近透過層（第１透過層５１）への伝熱は、第１空間４７内の雰囲気を介した熱伝導に依存し不可避となる。結果、第１空間４７での熱滞留が大きくなり、最接近透過層（第１透過層５１）の温度が上昇しやすくなる。ここで、比Ｄ／Ｌを０．０６以上とすることで、伝導熱流束の過大化を防止し、使用時の発熱体４０とフィルタ部５０との間の伝熱量を小さくして、フィルタ部５０（特に第１透過層５１）の温度上昇を十分抑制することができる。また、比Ｄ／Ｌの上昇に伴い、今度は第１空間４７内の伝熱が対流に依存するようになり、比Ｄ／Ｌが過度に大きくなると、第１空間４７での対流損失が大きくなり、発熱体４０の温度が低下しやすくなる。この場合は、比Ｄ／Ｌを０．２３以下とすることで、対流熱伝達係数の上昇を防止し、対流損失による発熱体４０の温度低下を十分抑制することができる。以上により、０．０６≦Ｄ／Ｌ≦０．２３とすることで、使用時の発熱体４０の温度低下を抑制しつつ、発熱体４０とフィルタ部５０（特に第１透過層５１）との温度差をより大きくすることができる。結果的に、発熱体４０からの赤外線エネルギーは、より多くがフィルタ部５０の透過分に回り、対象物（塗膜９２）に放射され、効率よく塗膜９２の赤外線処理を行うことができる。
【００５０】
そしてまた、発熱体４０は、第１透過層５１に向けて赤外線を放射可能であり且つ反射波長領域の赤外線を吸収可能な平面を有する面状発熱体である。そのため、例えば発熱体４０が線状発熱体である場合と比較して選択反射領域５３や透過層側反射部材７５で反射された赤外線を吸収しやすくなり、発熱体４０の温度が上昇しやすくなる。したがって、赤外線を放射する際のエネルギー効率が向上する。
【００５１】
そしてまた、赤外線処理装置１００は、赤外線ヒーター１０と、第１空間４７と直接には連通しておらず且つ発熱体４０から放射されフィルタ部５０を透過した後の赤外線により赤外線処理を行う空間である処理空間８１、を形成する炉体８０と、を備えている。
【００５２】
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。
【００５３】
例えば、上述した実施形態では、フィルタ部５０は第１透過層５１を備えているが、フィルタ部５０は第１透過層５１を含む１以上の透過層を備えていればよい。例えば、発熱体４０からの赤外線の少なくとも一部を透過する１以上の別の透過層をフィルタ部５０がさらに備えてもよい。例えば、フィルタ部５０は、第１透過層５１に加えて、第１透過層５１よりも発熱体４０に近い透過層を備えていてもよい。この場合、第１透過層５１ではなく発熱体４０に最も近い透過層が最接近透過層となる。また、第１透過層５１よりも発熱体４０に近い透過層が存在する場合、この透過層は、透過領域５４と同様に少なくとも反射波長領域の赤外線を透過する特性を有していてもよいし、反射波長領域を含む少なくとも波長２μｍ〜８μｍの波長領域の赤外線を透過する特性を有していてもよい。あるいは、フィルタ部５０は、第１透過層５１に加えて、第１透過層５１からみて発熱体４０とは反対側に位置する透過層を備えていてもよい。例えば、透過層側反射部材７５からみて第１透過層５１とは反対側（図２における透過層側反射部材７５の下側）に透過層を備えていてもよい。この透過層は、選択反射領域５３と同様の特性を有していてもよいし、透過領域５４と同様の特性を有していてもよい。
【００５４】
上述した実施形態では、第１透過層５１の上面が第１空間４７に露出しているが、これに限られない。フィルタ部５０が発熱体４０と第１空間４７を隔てて配設されていればよい。例えば、フィルタ部５０が第１透過層５１とは別に最接近透過層を有する場合には、最接近透過層の上面が第１空間４７に露出していてもよい。
【００５５】
上述した実施形態では、反射面７６は平面としたが、透過領域５４のうち発熱体４０側の表面に対して傾斜していれば（平行でなければ）、平面に限られない。例えば、図７の変形例の赤外線ヒーター１０ａに示すように、反射面７６は曲面（凹面）であってもよい。反射面７６を曲面とする場合、反射面７６は例えば断面形状がパラボラ，楕円の弧，円弧等の曲線形状としてもよい。反射面７６の曲面の焦点の位置は、反射面７６から発熱体４０に効率よく赤外線を反射できるように定めればよい。
【００５６】
選択反射領域５３，透過領域５４，発熱体領域Ｅ，及び第１透過層５１の上面に投影した反射面７６の位置関係や形状、発熱体４０，第１透過層５１，反射面７６の互いの上下方向の距離などは、上述した実施形態に限られない。これらは、反射面７６から発熱体４０に効率よく赤外線を反射できるように例えば実験により適宜定めることができる。例えば、透過領域５４は選択反射領域５３の周囲を囲んでいるものとしたが、これに限られない。例えば、透過領域５４が選択反射領域５３の左右のみや前後のみに位置していてもよい。第１透過層５１に投影した反射面７６は発熱体領域Ｅ及び選択反射領域５３と重ならないものとしたが、発熱体領域Ｅ及び選択反射領域５３の少なくともいずれかと重なる部分があってもよい。また、発熱体４０側から見たときに反射面７６の少なくとも一部が透過領域５４よりも前後左右の外側にはみ出していてもよい。透過領域５４は発熱体領域Ｅと重複していなくてもよいし、発熱体領域Ｅの内部に含まれていてもよい。選択反射領域５３，透過領域５４，発熱体領域Ｅのうち１以上が、他と前後左右の中心が一致しなくてもよい。幅Ｗａ〜Ｗｄは、全て同じ値でもよいし、少なくとも１つが他と異なる値であってもよい。
【００５７】
上述した実施形態では、選択反射領域５３は基板５１ａの表面に上側コート層５１ｂ及び下側コート層５１ｃを形成したものとしたが、これに限られない。選択反射領域５３が上述したフィルタ特性を少なくとも有していれば、上側コート層５１ｂと下側コート層５１ｃとの少なくとも一方を省略したりしてもよい。透過領域５４についても同様である。また、第１透過層５１は、選択反射領域５３，透過領域５４以外の特性を有する領域をさらに備えていてもよい。
【００５８】
上述した実施形態では、フィルタ部５０の第１透過ピークの波長が２μｍ〜３μｍであり、第２透過ピークの波長が５μｍ〜８．５μｍであり、反射波長領域が３．５μｍ〜４．５μｍであるものとしたが、これに限られない。例えば選択反射領域５３の基板５１ａ，上側コート層５１ｂ，下側コート層５１ｃの膜厚などを適宜調整して、第１透過ピークの波長、第２透過ピークの波長、反射波長領域、のうち１以上を上述した実施形態とは異ならせてもよい。第１透過ピークの波長及び第２透過ピークの波長は、赤外線処理を行う対象物に放射したい波長（対象物の赤外線の吸収ピークなど）になるべく近付くようにすることが好ましい。また、反射波長領域は、赤外線処理に不要な波長領域とすることが好ましい。
【００５９】
発熱体４０は、上述した実施形態に限定されない。例えば、発熱体４０は下面がセラミックス溶射膜でコーティングされたものとしたが、下面及び上面がコーティングされていてもよいし、セラミックス溶射膜を備えないものとしてもよい。また、発熱体４０は支持板３０に巻き付けられたリボン状の面状発熱体としたが、これに限られない。例えば、発熱体４０が金属板を打ち抜き加工することで形成されたジグザグの面状発熱体であってもよい。あるいは、発熱体４０が線状の発熱体であってもよい。また、発熱体４０は支持板３０に巻き付けられて支持されるものとしたが、発熱体４０を貫通するボルトなどを介して発熱体４０が支持板３０に取り付けられていてもよい。
【００６０】
上述した実施形態では、第１透過層５１は下面視で四角形状をした板状の部材としたが、これに限らず例えば円板状の部材であってもよい。選択反射領域５３や透過領域５４の形状についても同様である。
【００６１】
上述した実施形態では、透過層側反射部材７５は金属で形成されていたが、反射面７６が赤外線を反射できればよい。例えば、反射面７６が赤外線を反射する反射コートで覆われていてもよい。この場合、透過層側反射部材７５全体が赤外線を反射可能な材質である必要はない。発熱体側反射部材２３についても同様に、下面が反射コートで覆われていてもよい。
【００６２】
上述した実施形態では、赤外線ヒーター１０は４個の透過層側反射部材７５を備えるが、これに限らず透過層側反射部材７５を１以上備えていればよい。また、本実施形態では、反射面７６ａ〜７６ｄの角度θは全て同じ値としたが、これに限られない。反射面７６ａ〜７６ｄの角度θの少なくとも１つが他と異なる値であってもよい。第１〜第４透過層側反射部材７５ａ〜７６ｄや反射面７６ａ〜７６ａの形状も、全て同じである必要はない。
【００６３】
上述した実施形態では、赤外線ヒータ１０は発熱体側反射部材２３を備えるものとしたが、発熱体側反射部材２３の代わりに又は発熱体側反射部材２３に加えて、ケース２２が赤外線を反射する材料で構成されていてもよい。ケース２２が赤外線を反射可能な場合、図８の変形例の赤外線ヒーター１０ｂに示すように、ケース２２が透過領域５４のうち発熱体４０側の表面に対して傾斜し且つ下面視で発熱体４０よりも外側に少なくとも一部がはみ出した反射面２２ａを有していてもよい。こうすれば、反射面７６で反射した後に発熱体４０に向かわない赤外線がある場合に、その赤外線を反射面２２ａでさらに反射し、その後にケース２２の天井面又は発熱体側反射部材２３でさらに赤外線を反射して、赤外線を発熱体４０に吸収させることができる。なお、反射部材２３を備えず且つケース２２が赤外線を反射しないなど、赤外線ヒーター１０は発熱体４０の上方に発熱体側反射部材を備えなくてもよい。
【００６４】
上述した実施形態では、赤外線処理装置１００において、赤外線ヒーター１０を炉体８０の上部に配設し、処理空間８１に第１透過層５１が露出するようにしたが、これに限られない。例えば、赤外線ヒーター１０を炉体８０の内側に配置してもよい。この場合も、例えば配管や仕切り部材などを用いて第１空間４７が処理空間８１と直接には連通せず且つ外部空間には開放されるようにすればよい。
【実施例】
【００６５】
以下には、赤外線ヒーター及びこれを備えた赤外線処理装置を具体的に作製した例を実施例として説明する。実験例１〜９が本発明の実施例に相当し、実験例１０〜１８が本発明の比較例に相当する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６６】
［実験例１〜９］
実験例１〜９では、比Ｄ／Ｌを表１に示すように種々変更しつつ、赤外線ヒーターを備えた赤外線処理装置を作成した。なお、赤外線ヒーターは、図１〜図６に示した赤外線ヒーター１０と同様の構成とした。第１透過層５１は、いずれも上述した実施形態の選択反射領域５３と透過領域５４の双方を面内に有するものとし、Ｗa、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄはいずれも２０ｍｍとした。発熱体領域Ｅは左右方向の長さＸ＝１２０ｍｍ、前後方向の長さＹ＝１２０ｍｍの矩形状とした。選択反射領域５３の反射波長領域の赤外線の透過率は１０％とし、反射波長領域の赤外線の反射率は８０％とし、反射波長領域の赤外線の吸収率は１０％とした。選択反射領域５３の第１透過ピークは波長２．５μｍとし、第１透過ピークの赤外線の透過率は８０％とし、第１透過ピークの赤外線の反射率は１０％とし、第１透過ピークの赤外線の吸収率は１０％とした。選択反射領域５３の第２透過ピークは波長５．５μｍとし、第２透過ピークの赤外線の透過率は８０％とし、第２透過ピークの赤外線の反射率は１０％とし、第２透過ピークの赤外線の吸収率は１０％とした。透過領域５４の反射波長領域の赤外線の透過率は８０％とし、反射波長領域の赤外線の反射率は１５％とし、反射波長領域の赤外線の吸収率は５％とした。透過領域５４の波長２〜８μｍの赤外線の透過率は８０％とし、波長２〜８μｍの赤外線の反射率は１５％とし、波長２〜８μｍの赤外線の吸収率は５％とした。また、赤外線処理装置は、炉体８０に赤外線ヒーターが１つだけ取り付けられている状態とした。発熱体４０は、図３，４に示した形状とし、代表寸法Ｌを１３５．４ｍｍとした。発熱体４０は、Ｎｉ−Ｃｒ合金製とし、第１透過層５１側の表面がアルミナのセラミックス溶射膜でコーティングされているものとした。外部空間は大気雰囲気とした。
【００６７】
［実験例１０〜１８］
実験例１０〜１８では、比Ｄ／Ｌを表１に示すように種々変更しつつ、赤外線ヒーターを備えた赤外線処理装置を作成した。なお、実験例１０〜１８の赤外線ヒーターは、第１透過層５１全体が選択反射領域５３であり、加えて透過層側反射部材７５（第１〜第４透過層側反射部材７５ａ〜７５ｄ）を備えない点以外は、赤外線ヒーター１０と同様の構成とした。なお、実験例１０〜１８の各々の比Ｄ／Ｌの値は、実験例１〜９の各々と対応させて同じ値とした。
【００６８】
［評価試験］
実験例１〜１８の赤外線処理装置において、処理空間８１内の赤外線ヒーターの真下の位置に対象物を配置した。そして、発熱体４０に約３００Ｗの電力を通電した状態で温度が安定するのを待った後、発熱体４０，第１透過層５１，対象物の温度を測定した。実験例１〜１８の距離Ｄ，比Ｄ／Ｌ，測定した各温度を、表１にまとめて示す。なお、対象物としてはポリイミドフィルムを用いた。また、第１透過層５１の温度の測定箇所は、前後左右方向の中央部分の温度とした。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
図９は、実験例１〜１８における比Ｄ／Ｌと発熱体４０，第１透過層５１，対象物の温度との関係を示すグラフである。表１及び図１０からわかるように、実験例１〜１８のいずれも、使用時の発熱体４０とフィルタ部５０（第１透過層５１）との温度差を大きくすることができていた。また、比Ｄ／Ｌが大きいほど、第１透過層５１の温度が低下し発熱体４０と第１透過層５１との温度差が大きくなる傾向が見られた。しかしながら、透過領域５４及び透過層側反射部材７５を備える実験例１〜９においては、いずれの場合も、それぞれ対応する実験例１０〜１８に比べると、発熱体４０の温度，第１透過層５１の温度，対象物の温度がともに上回っていた。すなわち、実験例１〜９では、発熱体４０に外部から投入するエネルギー（通電電力）が同等の場合の加熱能力（エネルギー効率）が向上していることが確認された。また、比Ｄ／Ｌが値０．０６以上である実験例３〜９では、第１透過層５１の温度上昇をより抑制できており、比Ｄ／Ｌを値０．０６以上とすることがより好ましいと考えられる。また、比Ｄ／Ｌが０．１２以下の領域では比Ｄ／Ｌが大きいほど第１透過層５１の温度上昇を抑制する効果が急激に高くなっており、比Ｄ／Ｌが値０．１２以上では第１透過層５１の温度上昇をさらに抑制できていた。また、比Ｄ／Ｌが大きいほど、発熱体４０の温度が低下する傾向が見られた。比Ｄ／Ｌが値０．２３以下である実験例１〜７では、発熱体４０の温度低下をより抑制できており、比Ｄ／Ｌを値０．２３以下とすることがより好ましいと考えられる。また、比Ｄ／Ｌが０．２以下では、対象物の温度を１５０℃を超えた水準に上昇させることができており、より高い加熱効果での赤外線ヒーターの運用が可能になると考えられる。以上より、比Ｄ／Ｌは０．０６以上が好ましく、０．１２以上がより好ましいと考えられる。また、比Ｄ／Ｌは０．２３以下が好ましく、０．２以下がより好ましいと考えられる。
【符号の説明】
【００７１】
１０，１０ａ〜１０ｂ  赤外線ヒーター、２０  発熱部、２２  ケース、２２ａ  反射面、２３  発熱体側反射部材、３０  支持板、３１  前側凸部、３２  後側凸部、４０  発熱体、４１  折り返し端部、４７  第１空間、５０  フィルタ部、５１  第１透過層、５１ａ  基板、５１ｂ，５１ｅ  上側コート層、５１ｃ，５１ｆ  下側コート層、５３  選択反射領域、５４  透過領域、５５  中心、７１  第１固定板、７５  透過層側反射部材、７５ａ〜７５ｄ  第１〜第４透過層側反射部材、７６  反射面、７６ａ〜７６ｄ  第１〜第４反射面、８０  炉体、８１  処理空間、８５  ベルトコンベア、９０  半導体素子、９２  塗膜、１００  赤外線処理装置、Ｅ  発熱体領域。
【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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【図８】
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【図９】
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