JP4868737B2 - Heater plate and heater plate manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、特に真空容器（真空チャンバ）内で加熱して使用されるシースヒータを内蔵した半導体もしくは液晶ディスプレイ製造用ヒータプレート及びその製造工程で乾燥・予熱などに使用されるヒータプレートとその製造方法に関するものである。上記のほか、例えばＰＤＰ，ＦＥＤ，ＥＬＤの薄型ディスプレイ（ＦＰＤ）製造装置のヒータプレートとして使用可能である。また、本発明はＰＴＰシート製造用のヒータプレート等のヒータプレート一般にも適用が可能である。 The present invention relates to a heater plate for manufacturing a semiconductor or a liquid crystal display, in particular a sheath heater used by heating in a vacuum vessel (vacuum chamber), a heater plate used for drying / preheating in the manufacturing process, and a manufacturing method therefor It is about. In addition to the above, for example, it can be used as a heater plate of a thin display (FPD) manufacturing apparatus of PDP, FED, ELD. The present invention can also be applied to general heater plates such as a heater plate for manufacturing a PTP sheet.
従来から、例えば半導体製造装置や液晶ディスプレイ製造装置等様々な分野において、金属ベースにヒータを内蔵したヒータプレートが使用されている。このようなヒータプレートのヒータとしては、一般にステンレス鋼製のシースヒータが用いられている。また、ヒータプレートの構造には、シースヒータをアルミニウムに鋳込んだもの（鋳込み型）、シースヒータをアルミニウム又はステンレス鋼板で挟み込んでボルトにて締結したもの（ボルト締結型）、シースヒータを挟み込んだ板の外周部を溶接（溶接型）したもの、さらには、真空中又は所定のガス雰囲気下で加圧することにより、シースヒータを挟んだ２部材をろう付け、はんだ付け及び拡散接合(ろう付け、拡散接合型)あるいはシースヒータを挟み込んだ板の接合面の全周に環状溝と環状突出部を形成して鍛圧圧縮により接合したもの（鍛圧圧接型）などがある。 Conventionally, in various fields such as a semiconductor manufacturing apparatus and a liquid crystal display manufacturing apparatus, a heater plate having a heater built in a metal base has been used. As a heater of such a heater plate, a stainless steel sheath heater is generally used. The heater plate has a structure in which a sheath heater is cast in aluminum (casting type), a sheath heater is sandwiched between aluminum or stainless steel plates and fastened with bolts (bolt fastening type), and the outer periphery of the plate in which the sheath heater is sandwiched Brazing, soldering and diffusion bonding (brazing, diffusion bonding type) of two parts sandwiching the sheath heater by pressurizing in a vacuum or in a predetermined gas atmosphere by welding parts (welding type) Alternatively, there is a type in which an annular groove and an annular protrusion are formed on the entire circumference of the joining surface of the plates sandwiching the sheath heater and joined by forging compression (forging pressure welding type).
図１０にシースヒータ１０２を内蔵する従来の鋳込み型のヒータプレート１０１の概略構造を示す。シースヒータ１０２は発熱体をステンレス鋼製保護パイプ内に通し、絶縁材にて両者間を電気的に絶縁したものである。このパイプ状のシースヒータ１０２を所定のパターンに曲げ加工し、アルミニウムベースに鋳込み、切削、表面研磨等の加工を施すことによりヒータプレート１０１が製作される。
FIG. 10 shows a schematic structure of a conventional cast-in
また、図１１に従来のボルト締結型ヒータプレート１０３の概略構造を示す。この構造では金属ベースが上下２分割されており、アルミニウム、ステンレス鋼等からなる下側ベース１０４に形成された溝１０４ａに上記同様なシースヒータ１０２を設置し、上側ベース１０５を密着させ、両者を適所でボルト締結することにより一体化している。
FIG. 11 shows a schematic structure of a conventional bolt fastening
また、図１２に従来の溶接型ヒータプレート１０６の概略構造を示す。この構造でも金属ベースが上下２分割されており、アルミニウム、ステンレス鋼等からなる下側ベース１０７に形成された溝１０７ａに上記同様なシースヒータ１０２を設置し、上側ベース１０８を密着させ、両者をその縁部１０９のみで溶接することにより一体化している。
FIG. 12 shows a schematic structure of a conventional
また、図１３に従来のろう付け、拡散接合型ヒータプレート１１０の概略構造を示す。この構造でも金属ベースが上下２分割されており、金属からなる下側ベース１０７と上側ベース１０８との間に画定した溝１０７ａに上記同様なシースヒータ１０２を設置し、上側ベース１０８と下側ベース１０７の一方又は両方を塑性変形させた状態でその全面に亘りろう付け、はんだ付け及び拡散接合のいずれかにより接合して一体化している。
FIG. 13 shows a schematic structure of a conventional brazing and diffusion bonding
さらに、図１４に従来の鍛圧圧接型ヒータプレート１１１の概略構造を示す。この構造でも金属ベースが上下２分割されており、アルミニウム部材１１２、１１３の接合面の全周に四角形又は多角形あるいは円形の環状溝と環状突出部を形成し、鍛圧圧縮により締結部１１４で密閉、金属接合している。
Further, FIG. 14 shows a schematic structure of a conventional forging pressure welding heater plate 111. Even in this structure, the metal base is divided into upper and lower parts, a quadrangular, polygonal or circular annular groove and an annular protrusion are formed on the entire circumference of the joining surface of the
ヒータプレートは、液晶テレビなどの大型化に伴なって、近年は急速な大型化が進展しており、ここ数年で第４世代の７３０ｍｍ×９２０ｍｍ，第５世代の１１００ｍｍ×１３００ｍｍから第６世代の１５００×１８００ｍｍ、第７世代の２１００ｍｍ×２４００ｍｍへと変化し、この際プレート厚さも約２０〜１２０ｍｍ程度の厚さのものが使用されつつある。このようなヒータプレートの大型化に伴ない、特にヒータプレートの変形が大きな問題となってきている。 In recent years, the size of heater plates has increased rapidly with the increase in size of liquid crystal televisions and the like. In recent years, the fourth generation 730 mm × 920 mm and the fifth generation 1100 mm × 1300 mm to the sixth generation have been developed. 1500 × 1800 mm and 7th generation 2100 mm × 2400 mm, and a plate thickness of about 20 to 120 mm is being used. With such an increase in the size of the heater plate, the deformation of the heater plate has become a big problem.
例えば、第７世代の大型ヒータプレートを約３００℃の使用温度で２年間使用すると、ヒータの寿命や、ずれ又ははがれ等のヒータプレートの変形の問題が認められ、最大２ｍｍ程度変形した例が見られた。 For example, when a 7th generation large heater plate is used at a service temperature of about 300 ° C. for 2 years, there are problems with the heater plate deformation such as the life of the heater and misalignment or peeling. It was.
上記従来技術で説明したヒータプレートの構造のうち、鋳込み型のヒータプレートは、シースヒータがアルミニウム鋳物と密着しているので、ヒータの熱伝導性は良好であるものの、シースヒータの保護パイプに用いられるステンレス鋼、インコネル材などの金属と、金属ベースとしてのアルミニウムとの熱膨張係数が異なることから、高温時にその熱応力によりヒータが変形して、繰り返しの使用により断線したり、場合によってはヒータプレート全体が変形するという問題がある。特に、大型化に伴いヒータプレート全体の変形量も大きくなり、長期間の使用に支障をきたす恐れがある。 Of the heater plate structures described in the above prior art, the cast-in type heater plate is made of stainless steel used for the protective pipe of the sheath heater, although the sheath heater is in close contact with the aluminum casting, so that the heater has good thermal conductivity. Since the thermal expansion coefficients of metals such as steel and Inconel differ from those of aluminum as a metal base, the heater deforms due to its thermal stress at high temperatures and may be disconnected due to repeated use, or in some cases the entire heater plate There is a problem that is deformed. In particular, as the size of the heater plate increases, the amount of deformation of the entire heater plate increases, which may hinder long-term use.
一方、アルミニウムベースのボルト締結型ヒータプレートは、溝に隙間があり、この隙間が断熱層となってしまうとともに各部が物理的に接しているのみであることから、上下ベースとシースヒータ又はベース同士の密着性が低く、熱伝導性が悪く、場合によっては局部的に昇温してヒータを損傷するという不具合がある。これは、溶接型のヒータプレートにあっても同様である。さらに、溶接型のヒータプレートは溶接による歪みも大きく、形状維持の点でも問題がある。特に、ヒータプレートのボルト締結部あるいは溶接部から離れた位置での変形は、ヒータプレートが大型になるにつれ大きくなるという問題がある。 On the other hand, since the aluminum-based bolt-clamped heater plate has a gap in the groove, and this gap becomes a heat insulation layer and each part is only in physical contact, the upper and lower bases and the sheath heater or between the bases There is a problem that the adhesiveness is low and the thermal conductivity is poor, and in some cases, the temperature is locally raised and the heater is damaged. The same applies to a welded heater plate. Further, the welding type heater plate is greatly distorted by welding, and there is a problem in maintaining the shape. In particular, the deformation of the heater plate at a position away from the bolt fastening portion or the welded portion has a problem that it becomes larger as the heater plate becomes larger.
ろう付け、拡散接合タイプは、真空中又は窒素ガス等の雰囲気中で対向する部材の全面の加圧接合を行なうため、大型の部材を接合することができないとともに、ろう材、はんだ等の接合するための第３の接合用部材を必要とする等の問題がある。従って、ヒータプレートの大型化には適用できないという問題がある。 The brazing and diffusion bonding types perform pressure bonding on the entire surface of the opposing members in a vacuum or in an atmosphere such as nitrogen gas, so large-sized members cannot be bonded, and brazing material, solder, etc. can be bonded. Therefore, there is a problem that a third joining member is required. Therefore, there is a problem that it cannot be applied to an increase in the size of the heater plate.
さらに、従来の製造方法では最も優れる鍛圧型のヒータプレートでは、ヒータプレートの大型化に伴ない、２枚の板材の外周部とヒータ部近傍に嵌合用の凹部又は凸部を加工してこれを嵌合させ、鍛圧圧接により接合する特開２０００−３１１９３２に開示した方法では、３００〜５００℃間の高温で長時間使用することによりクリープ変形が生じ、外周部とヒータ近傍部やヒータ内側の板中心近傍などに熱応力による変形が生じ、ヒータプレートが使用できなくなる不具合が生じた。 Furthermore, in the forging pressure type heater plate which is most excellent in the conventional manufacturing method, as the size of the heater plate increases, the recesses or projections for fitting are processed by processing the outer periphery of the two plates and the vicinity of the heater. In the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-311932 which is fitted and joined by forging pressure welding, creep deformation occurs when used for a long time at a high temperature of 300 to 500 ° C. There was a problem that the heater plate could not be used due to deformation caused by thermal stress near the center.
ヒータプレートの大型化に伴なって生じる、上記のヒータプレートの変形の問題と製造コストの増大の問題から、これまでの鍛圧圧接方法を改善する必要が生じた。
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ヒータプレートの熱応力による変形を防止するとともに、熱伝導性が良く、耐久性の高いヒータプレート及びその製造方法を提供することを目的とする。
Due to the above-described problem of deformation of the heater plate and the problem of increase in manufacturing cost caused by the increase in size of the heater plate, it is necessary to improve the conventional forging and pressure welding method.
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a heater plate having high thermal conductivity and high durability, and a method for manufacturing the same, while preventing deformation of the heater plate due to thermal stress. The purpose is to do.
上記課題を解決するための本発明の第１の態様は、ヒータプレートの外周部及び内部に形成されたヒータ回路全周の両側に配置された、溝部又は凸部からなる接合用嵌合部と、前記ヒータプレート外周部の接合用嵌合部の内側且つ前記ヒータ回路全周の両側に設けられた接合用嵌合部以外の位置に配置された、溝部又は凸部からなる補強用嵌合部とを設けた一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記接合用嵌合部と対向する位置であってヒータプレートの外周部及び内部に形成されたヒータ回路全周の両側に配置された、凸部又は溝部からなる接合用嵌合部と、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記補強用嵌合部と対向する位置であって前記ヒータプレート外周部の接合用嵌合部の内側且つ前記ヒータ回路全周の両側に設けられた接合用嵌合部以外の位置に配置された、凸部又は溝部からなる補強用嵌合部とを設けた少なくとも１つ以上からなる他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と、から構成され、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記接合用嵌合部と前記補強用嵌合部を嵌合させ、鍛圧圧接により金属接合した、６８０ｍｍ×８２０ｍｍ以上２０２０ｍｍ×２３６０ｍｍ以下の矩形状またはφ８４０ｍｍ〜φ１２４０ｍｍの円形状のヒータプレートであって、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の前記補強用嵌合部は、前記ヒータプレートの中心線に対して対称のレイアウト形状と、前記ヒータプレート１ｍ２当たり４０００ｍｍ以上の長さを有し、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の前記接合用嵌合部及び前記補強用嵌合部のいずれの部位も、隣接する相互の距離が１８ｃｍ以内であることを特徴とするヒータプレートである。 A first aspect of the present invention for solving the above-described problem is a bonding fitting portion including a groove portion or a convex portion disposed on both sides of the outer peripheral portion of the heater plate and the entire circumference of the heater circuit formed inside. The reinforcing fitting portion including a groove portion or a convex portion disposed at a position other than the bonding fitting portion provided on the inner side of the bonding fitting portion on the outer periphery of the heater plate and on both sides of the entire circumference of the heater circuit. And a heater formed on the outer peripheral portion and inside of the heater plate at a position facing the joining fitting portion disposed on the one aluminum or aluminum alloy member. It is a position opposite to the fitting part for joining which consists of a convex part or a groove part arranged on both sides of the circuit circumference, and the reinforcing fitting part arranged on the one aluminum or aluminum alloy member. Reinforcing fitting portions comprising convex portions or groove portions disposed at positions other than the joining fitting portions provided on the inner side of the joining fitting portion on the outer periphery of the heater plate and on both sides of the entire circumference of the heater circuit And the other aluminum or aluminum alloy member composed of at least one member, and the fitting fitting portion for joining disposed on the one aluminum or aluminum alloy member and the other aluminum or aluminum alloy member 680 mm × 820 mm or more and 2020 mm × 2360 mm or less , or a circular heater plate of φ840 mm to φ1240 mm, which is fitted with the reinforcing fitting portion and metal-bonded by forging pressure welding. For reinforcing the alloy member and the other aluminum or aluminum alloy member Fitting portion, the layout shape of symmetric with respect to center line within the heater plate, wherein a heater plate 1 m 2 per 4000mm or more in length, the one of the aluminum or aluminum alloy member and the other of aluminum Alternatively, the heater plate is characterized in that the distance between adjacent portions of the joining fitting portion and the reinforcing fitting portion of the aluminum alloy member is within 18 cm.
本発明の第２の態様は、前記ヒータプレートの外周部に形成された接合用嵌合部には、内部にヒータ回路を内包しないことを特徴とするヒータプレートである。 A second aspect of the present invention, the bonding engagement portion formed on an outer circumferential portion of the front Kihi Tapureto a heater plate, characterized in that not containing the heater circuit therein.
本発明の第３の態様は、前記補強用嵌合部の形状が、前記ヒータプレートの長軸に平行、垂直若しくは斜めの直線、円弧若しくは楕円弧の一部の曲線、又はそれらを複合した形状の曲線若しくは直線からなることを特徴とするヒータプレートである。 A third aspect of the present invention, the shape of the fitting for reinforcing engagement portion, parallel to the longitudinal axis of the heater plate, vertical or diagonal Me a straight, curved of part of a circular arc or elliptic arc, or they were combined a heater plate, characterized in that it consists shape of the curve or straight line.
本発明の第４の態様は、前記補強用嵌合部のレイアウト形状が、前記ヒータプレートの互いに直行する２つの中心軸の少なくとも１つに対称であるか又は前記ヒータプレートの中心に対して点対称であることを特徴とするヒータプレートである。 A fourth aspect of the present invention, the layout shape of the fitting for reinforcing engagement portion, the point with respect to the center of at least one or a symmetrical or the heater plate of the two central axes orthogonal to each other of said heater plate It is a heater plate characterized by being symmetrical.
本発明の第５の態様は、前記ヒータ回路のレイアウトが、前記ヒータプレートの中心線に対して対称であることを特徴とするヒータプレートである。 A fifth aspect of the invention, the layout of the heater circuit, a heater plate, wherein the a symmetric with respect to center line in the heater plate.
本発明の第６の態様は、前記ヒータプレート外周部の前記接合用嵌合部のレイアウト形状が、ヒータプレートの中心線に対して対称であることを特徴とするヒータプレートである。 A sixth aspect of the present invention, the layout shape of the joint fitting portion of the heater plate the outer peripheral portion is a heater plate which is a universal pair relative to the core wire in the heater plate.
本発明の第７の態様は、前記ヒータプレート外周部の前記接合用嵌合部より内側で前記ヒータ回路全周の両側に設けられた前記接合用嵌合部以外の位置に前記補強用嵌合部を設けたことを特徴とするヒータプレートである。 A seventh aspect of the invention, fitted for the reinforcement to the heater plate the outer peripheral portion the joint fitting portion the heater circuit location other than the joint fitting portion provided on both sides of the entire circumference on the inside than the engagement It is the heater plate characterized by providing the part.
本発明の第８の態様は、前記ヒータプレート外周部の前記接合用嵌合部の外側面位置が前記ヒータプレート外周部の各辺端部から２０ｍｍ以内に位置することを特徴とするヒータプレートである。 An eighth aspect of the present invention is a heater plate characterized in that an outer surface position of the joining fitting portion of the heater plate outer peripheral portion is located within 20 mm from each side end portion of the heater plate outer peripheral portion. is there.
本発明の第９の態様は、前記ヒータプレート外周部の前記接合用嵌合部より内側で前記ヒータ回路が配設された前記接合用嵌合部以外の位置に前記補強用嵌合部を板面積に対し平均で４０００ｍｍ／ｍ２以上設けることを特徴とするヒータプレートである。 A ninth aspect of the present invention, the heater plate the outer peripheral portion the plate of the fitting reinforcement engaging portion at a position other than the joint fitting portion the joint fitting portion into which the heater circuit inside is disposed from the The heater plate is provided with an average of 4000 mm / m 2 or more with respect to the area.
本発明の第１０の態様は、前記ヒータプレート外周部の前記接合用嵌合部の外側面位置が前記ヒータプレート外周部の各辺端部から２０ｍｍ以内に位置し、かつ前記ヒータプレート外周部の前記接合用嵌合部より内側で前記ヒータ回路が配設された前記接合用嵌合部以外の位置に前記補強用嵌合部を板面積に対し平均で４０００ｍｍ／ｍ２以上設けることを特徴するヒータプレートである。 According to a tenth aspect of the present invention, an outer surface position of the joining fitting portion of the heater plate outer peripheral portion is located within 20 mm from each side end portion of the heater plate outer peripheral portion, and the heater plate outer peripheral portion to characterized by providing inside than the joint fitting portion the heater circuit the fitting reinforcement engaging portion at an average relative plate area is disposed position other than the joint engagements 4000 mm / m 2 or more It is a heater plate.
本発明の第１１の態様は、前記ヒータプレート外周部の前記接合用嵌合部がヒータプレート外周に沿って２重に設けられていることを特徴とするヒータプレートである。 An eleventh aspect of the present invention is a heater plate characterized in that the joining fitting portion of the outer peripheral portion of the heater plate is provided double along the outer periphery of the heater plate.
本発明の第１２の態様は、前記接合用嵌合部及び前記補強用嵌合部のいずれの部位も、ヒータプレートの任意位置において隣接する相互の距離が１８ｃｍを超えないように前記補強用嵌合部を設けることを特徴とするヒータプレートである。 A twelfth aspect of the present invention, any part of the joint fitting portion and the reinforcing fitting portion also fitted for the reinforcement as the mutual distance does not exceed 18cm adjacent in any position of the heater plate A heater plate characterized in that a joint is provided.
本発明の第１３の態様は、前記ヒータプレートがＪＩＳ１０５０、１１００、３００３、３００４、５００５、５０５２、６０６３、６０６１、７００３、７Ｎ０１のいずれかの合金からなることを特徴とするヒータプレートである。 A thirteenth aspect of the present invention is a heater plate characterized in that the heater plate is made of an alloy of any one of JIS1050, 1100, 3003, 3004, 5005, 5052, 6063, 6061, 7003, and 7N01.
本発明の第１４の態様は、前記ヒータ回路の断面形状が、円形又はコーナ部が所定の曲率の曲線からなる略長方形（略正方形も含む）からなるパイプ状または細幅条をパイプ形状に編んだものであることを特徴とするヒータプレートである。 According to a fourteenth aspect of the present invention, the heater circuit has a cross-sectional shape of a pipe or a narrow strip having a circular shape or a substantially rectangular shape (including a substantially square shape) having a predetermined curvature. It is a heater plate characterized by being a thing.
本発明の第１５の態様は、前記接合用嵌合部の凸部及び前記補強用嵌合部の凸部に代えて溝部を設け、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に設けた前記溝部に中間部材を挿入して鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートである。 According to a fifteenth aspect of the present invention, a groove is provided in place of the convex portion of the joining fitting portion and the convex portion of the reinforcing fitting portion, and the one aluminum or aluminum alloy member and the other aluminum or aluminum are provided. The heater plate is characterized in that an intermediate member is inserted into the groove provided in the alloy member, and metal bonding is performed by forging pressure welding.
本発明の第１６の態様は、前記接合用嵌合部と前記補強用嵌合部のいずれか一方又は前記いずれか一方の一部に前記凸部に代えて溝部を設け、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に設けた前記溝部に中間部材を挿入して鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートである。 The 16th mode of the present invention, a groove instead of the convex portion is provided on one or the part of either one of said joining fitting portion the reinforcing fitting portion, the one of aluminum or a heater plate, characterized in that by inserting an aluminum alloy member and the intermediate member in the groove provided in the other of aluminum or an aluminum alloy member metal bonded by forging pressure.
本発明の第１７の態様は、ヒータプレートの外周部及び内部に形成されたヒータ回路全周の両側に配置された、溝部又は凸部からなる接合用嵌合部と、前記ヒータプレート外周部の接合用嵌合部の内側且つ前記ヒータ回路全周の両側に設けられた接合用嵌合部以外の位置に配置された、溝部又は凸部からなる補強用嵌合部とを設けた、６８０ｍｍ×８２０ｍｍ以上２０２０ｍｍ×２３６０ｍｍ以下の矩形状またはφ８４０ｍｍ〜φ１２４０ｍｍの円形状の一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材であって、前記補強用嵌合部は、前記ヒータプレートの中心線に対して対称のレイアウト形状と、前記ヒータプレート１ｍ２当たり４０００ｍｍ以上の長さを有し、前記接合用嵌合部及び前記補強用嵌合部のいずれの部位も、隣接する相互の距離が１８ｃｍ以内である一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記接合用嵌合部と対向する位置であってヒータプレートの外周部及び内部に形成されたヒータ回路全周の両側に配置された、凸部又は溝部からなる接合用嵌合部と、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記補強用嵌合部と対向する位置であって前記ヒータプレート外周部の接合用嵌合部の内側且つ前記ヒータ回路全周の両側に設けられた接合用嵌合部以外の位置に配置された、凸部又は溝部からなる補強用嵌合部とを設けた、６８０ｍｍ×８２０ｍｍ以上２０２０ｍｍ×２３６０ｍｍ以下の矩形状またはφ８４０ｍｍ〜φ１２４０ｍｍの円形状の他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材であって、前記補強用嵌合部は、前記ヒータプレートの中心線に対して対称のレイアウト形状と、前記ヒータプレート１ｍ２当たり４０００ｍｍ以上の長さを有し、前記接合用嵌合部及び前記補強用嵌合部のいずれの部位も、隣接する相互の距離が１８ｃｍ以内である他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材とを用意する工程と、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記接合用嵌合部と前記補強用嵌合部を嵌合させ、鍛圧圧接により金属接合する工程と、を有するヒータプレートの製造方法である。 According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a joining fitting portion including a groove portion or a convex portion disposed on both sides of the outer peripheral portion of the heater plate and the entire inner circumference of the heater circuit, and the heater plate outer peripheral portion. 680 mm × provided with a reinforcing fitting portion made of a groove portion or a convex portion arranged at a position other than the bonding fitting portion provided inside the bonding fitting portion and on both sides of the entire circumference of the heater circuit. a one aluminum or aluminum alloy of circular 2020mm × 2360mm or less rectangular or φ840mm~φ1240mm more 820 mm, the reinforcing fitting portion, the layout of the symmetry with respect to center line within the heater plate shape and said have a heater plate 1 m 2 per 4000mm or more in length, any part of the joint fitting portion and the reinforcing fitting portion also distance of mutually adjacent Is formed at the outer peripheral portion and the inside of the heater plate at a position facing one of the aluminum or aluminum alloy members having a length of 18 cm or less and the joining fitting portion disposed on the one aluminum or aluminum alloy member. It is the position which is opposite to the fitting part for joining which consists of a convex part or a groove part arranged on both sides of a heater circuit, and the reinforcing fitting part arranged on the one aluminum or aluminum alloy member, and A reinforcing fitting portion comprising a convex portion or a groove portion disposed at a position other than the bonding fitting portion provided on the inner side of the bonding fitting portion on the outer periphery of the heater plate and on both sides of the entire circumference of the heater circuit. The other aluminum or aluminum having a rectangular shape of 680 mm × 820 mm to 2020 mm × 2360 mm or a circular shape of φ840 mm to φ1240 mm A Miniumu alloy member, the reinforcing fitting portion, said has a layout shape symmetric with respect to center line in the heater plate, said heater plate 1 m 2 per 4000mm or more in length, for the joint The step of preparing the other aluminum or aluminum alloy member whose adjacent mutual distance is within 18 cm in any part of the fitting portion and the reinforcing fitting portion, the one aluminum or aluminum alloy member and the above And a step of fitting the fitting fitting portion disposed on the other aluminum or aluminum alloy member and the reinforcing fitting portion, and metal joining by forging pressure welding.
本発明の第１８の態様は、前記ヒータプレート外周部に形成された前記ヒータ回路のヒータが、前記ヒータプレート外周部に配設した前記接合用嵌合部により、その両側を蜜に拘束されていることを特徴するヒータプレートの製造方法である。 According to an eighteenth aspect of the present invention, the heater of the heater circuit formed on the outer peripheral portion of the heater plate is constrained on both sides by nectar by the fitting fitting portion disposed on the outer peripheral portion of the heater plate. It is the manufacturing method of the heater plate characterized by having.
本発明の第１９の態様は、前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材が複数であることを特徴するヒータプレートの製造方法である。 A nineteenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a heater plate, wherein the other aluminum or aluminum alloy member is plural.
本発明の第２０の態様は、前記複数の他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材を順次鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 A twentieth aspect of the present invention is a method for manufacturing a heater plate, characterized in that the plurality of other aluminum or aluminum alloy members are sequentially metal-bonded by forging pressure welding.
本発明の第２１の態様は、前記接合用嵌合部の凸部及び前記補強用嵌合部の凸部に代えて溝部を設け、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に設けた前記溝部に中間部材を挿入して鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 According to a twenty-first aspect of the present invention, a groove is provided in place of the convex portion of the joining fitting portion and the convex portion of the reinforcing fitting portion, and the one aluminum or aluminum alloy member and the other aluminum or aluminum are provided. The heater plate manufacturing method is characterized in that an intermediate member is inserted into the groove portion provided in the alloy member, and metal bonding is performed by forging pressure welding.
本発明の第２２の態様は、前記接合用嵌合部と前記補強用嵌合部のいずれか一方又は前記いずれか一方の一部に前記凸部に代えて溝部を設け、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に設けた前記溝部に中間部材を挿入して鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 The 22nd mode of the present invention, a groove instead of the convex portion is provided on one or the part of either one of said joining fitting portion the reinforcing fitting portion, the one of aluminum or is a manufacturing method of the heater plate, characterized in that said groove provided with the aluminum alloy member to the other of the aluminum or aluminum alloy member by inserting the intermediate member metal bonding by forging pressure.
本発明の第２３の態様は、前記ヒータプレート外周部の前記接合用嵌合部が少なくとも２重以上に設けられていることを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a heater plate manufacturing method, wherein the joining fitting portions on the outer peripheral portion of the heater plate are provided in at least two layers.
本発明の第２４の態様は、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の前記接合用嵌合部又は前記補強用嵌合部として、前記凸部の断面積が前記溝部の収納空間の断面積より大きくかつ当該凸部の高さが当該溝部の深さより大きいことを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 The 24th mode of the present invention, as the joining fitting portion or the reinforcing fitting portion of said the one of the aluminum or aluminum alloy member and the other of aluminum or an aluminum alloy member, the cross-sectional area of the convex portion is the it is a manufacturing method of the heater plate the height of the large and those convex portions than the cross-sectional area of the receiving space of the groove being greater than the depth of the groove.
本発明の第２５の態様は、前記凸部の高さと幅の比率が１以上で且つ４以下であることを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 25th aspect of the present invention is a method of manufacturing a heater plate, wherein the ratio of the height and width of the front Kitotsu portion is and 4 or less in one or more.
本発明の第２６の態様は、前記凸部の高さと幅の比率が２以上で且つ３以下であることを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 The 26th mode of the present invention is a method of manufacturing a heater plate, wherein the ratio of the height and width of the front Kitotsu portion is and 3 or less 2 or more.
本発明の第２７の態様は、少なくとも１つの前記アルミニウム又はアルミニウム合金部材が、ＪＩＳ１０５０、１１００、３００３、３００４、５００５、５０５２、６０６３、６０６１、７００３、７Ｎ０１のいずれか１つの合金からなることを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 A twenty-seventh aspect of the present invention is characterized in that at least one of the aluminum or aluminum alloy members is made of any one alloy of JIS1050, 1100, 3003, 3004, 5005, 5052, 6063, 6061, 7003, and 7N01. A heater plate manufacturing method.
本発明の第２８の態様は、前記一方のアルミニウム若しくはアルミニウム合金部材又は前記他方のアルミニウム若しくはアルミニウム合金部材の鍛圧圧接温度が２５０℃から５００℃の間であることを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 Twenty-eighth aspect of the present invention, a manufacturing method of the heater plate, wherein the forging press temperature of the one of the aluminum or aluminum alloy member or the other of aluminum or aluminum alloy member is between 500 ° C. from 250 ° C. It is.
本発明の第２９の態様は、第２４の態様から第２６の態様のいずれかに記載のヒータプレートの製造方法を用いて鍛圧圧接するヒータプレートのシース部に対する一方又は他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の密着性向上方法である。 29th aspect of the present invention, one for the sheath portion of the forging press to Ruhi Tapureto from 24th aspect of using the manufacturing method of the heater plate of any crab described 26th aspect or the other of the aluminum or aluminum alloy This is a method for improving the adhesion of a member.
本発明の第３０の態様は、第２９の態様に記載のヒータプレートのシース部に対する一方又は他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の密着性向上方法を用いたヒータ寿命の向上方法である。 A thirtieth aspect of the present invention is a method for improving the heater life using the method for improving the adhesion of one or the other aluminum or aluminum alloy member to the sheath portion of the heater plate according to the twenty-ninth aspect.
本発明によれば、ヒータプレート外周部とヒータ回路全周の両側に接合用嵌合部として溝部又は凸部を設け、さらに補強用勘合部として溝部又は凸部を設けた上下２枚のアルミニウム又はアルミニウム合金部材を、対向する前記接合用嵌合部及び前記補強用勘合部を嵌合させて鍛圧圧接により金属接合させることにより、アルミニウム又はアルミニウム合金部材とヒータ回路との間で高度な機密性を維持することができ、さらに高い熱伝導性を確保できるという効果がある。 According to the present invention, the upper and lower two aluminum plates provided with grooves or projections as fitting fitting portions on both sides of the outer periphery of the heater plate and the entire heater circuit, and further provided with groove portions or projections as reinforcing fitting portions, A high degree of confidentiality between the aluminum or aluminum alloy member and the heater circuit is obtained by fitting the aluminum alloy member to the joining fitting portion and the reinforcing fitting portion facing each other and metal joining them by forging pressure welding. This has the effect of being able to maintain high thermal conductivity.
また、特に本発明の特徴は、接合用嵌合部の他に新たに補強用嵌合部を設け、この部分をも鍛圧圧接により金属接合させることにより、ヒータプレートが大型化しても、補強用嵌合部を適切に配設することにより変形を抑えることが可能となることにある。 In particular, the feature of the present invention is that a reinforcing fitting portion is newly provided in addition to the joining fitting portion, and this portion is also metal-bonded by forging pressure welding, so that even if the heater plate is increased in size, it is used for reinforcement. It is possible to suppress deformation by appropriately disposing the fitting portion.
本発明の内部にヒータ回路を配設したヒータプレートは、金属部材にヒータ回路を密着させたもので、ヒータ回路の発熱がヒータプレートの金属部材に伝えられる。また、ヒータ回路はヒータプレートを均一な温度に加熱するようにヒータプレートの内部に配設されているものである。例えば、ヒータ回路を種々の形状に配設してヒータプレートが均一な温度に加熱されるようにしている。またヒータ回路は、ステンレス鋼例えばＳＵＳ３０４、ニッケル合金例えばインコロイ、チタンのシース材（パイプ）の中に電熱線と絶縁材が封入されているものである。 The heater plate in which the heater circuit is arranged inside the present invention is a member in which the heater circuit is brought into close contact with a metal member, and heat generated by the heater circuit is transmitted to the metal member of the heater plate. The heater circuit is disposed inside the heater plate so as to heat the heater plate to a uniform temperature. For example, the heater circuit is arranged in various shapes so that the heater plate is heated to a uniform temperature. Further, the heater circuit is one in which a heating wire and an insulating material are enclosed in a sheath material (pipe) of stainless steel such as SUS304, nickel alloy such as incoloy, or titanium.
本発明により製造される内部にヒータ回路を配設したヒータプレートは、半導体や液晶の製造装置の真空容器（真空チャンバー）内でヒータプレートとして用いられるものである。図１７に、内部にヒータ回路を配設したヒータプレートの使用例を示す。 A heater plate in which a heater circuit is disposed according to the present invention is used as a heater plate in a vacuum vessel (vacuum chamber) of a semiconductor or liquid crystal manufacturing apparatus. FIG. 17 shows a usage example of a heater plate in which a heater circuit is arranged.
図１５は化学的気相成長（ＣＶＤ）処理装置であり、真空チャンバー１２２内にヒータ回路１２３を配設したヒータプレート１２１が支持部材１２４により設けられている。ヒータプレート１２１には基板１２５が載置される。また真空チャンバー１２２内には、ＣＶＤ処理のためのガス供給部１２６が設けられており、供給口１２７よりガスを供給して化学的気相成長により基板１２５に成膜するものである。
FIG. 15 shows a chemical vapor deposition (CVD) processing apparatus, in which a heater plate 121 having a heater circuit 123 disposed in a
ヒータプレートの寿命に与える要因として、(1)変形（嵌合部のずれ、プレートの全体的な変形、局部変形）、(2)ヒータの寿命、(3)表面層の変質（ＣＶＤガスの衝突による表面層の変質）が挙げられる。このうち、特にヒータプレートの大型化とともに変形が大きな課題となってきている。 Factors that affect the life of the heater plate are: (1) deformation (fitting displacement, overall deformation of the plate, local deformation), (2) heater life, (3) surface layer alteration (CVD gas collision) Of the surface layer due to the above). Of these, deformation has become a major issue especially as the heater plate becomes larger.
本発明のヒータプレートは、上記の第一の要因である変形を防ぐために、前記ヒータプレートの外周部及び内部に配設されたヒータ回路の全周両側に接合用嵌合部を設け、さらに補強用嵌合部も適切に配設している。 In order to prevent the deformation that is the first factor, the heater plate of the present invention is provided with a joint fitting portion on both sides of the outer periphery of the heater plate and the entire circumference of the heater circuit disposed therein, and further reinforced. The fitting part is also arranged appropriately.
前記ヒータプレートの外周部に設けた接合用嵌合部は、部材を接合するのに加えて、ヒータプレートの変形防止と真空環境におけるシール性を確保する役割を持っている。また、外周部以外のヒータ回路の全周両側に設けた接合用嵌合部は、部材の接合とヒータプレートの変形防止の役割を担っている。さらに、補強用嵌合部も部材の接合とヒータプレートの変形防止の役割を担っている。 The joining fitting portion provided on the outer peripheral portion of the heater plate has a role of preventing the deformation of the heater plate and ensuring the sealing performance in the vacuum environment in addition to joining the members. Moreover, the fitting parts for joining provided on both sides of the entire circumference of the heater circuit other than the outer peripheral part play a role of joining the members and preventing deformation of the heater plate. Further, the reinforcing fitting portion also plays a role of joining the members and preventing deformation of the heater plate.
これにより、前記嵌合部のずれ、前記ヒータプレート全体の変形、及び局所的な変形を防ぐだけでなく、ヒータ回路の密着性を高めて熱伝導性を良くすることで、上記の第二の要因であるヒータ寿命も改善している。 Thereby, not only the displacement of the fitting part, the deformation of the entire heater plate, and the local deformation are prevented, but also the heat conductivity is improved by improving the adhesion of the heater circuit, so that the second The heater life which is a factor has also improved.
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るヒータプレートの実施例である。図１において、ヒータプレート１は、アルミニウム又はアルミニウム合金の部材２と部材３から構成されており、内部及び外周部にヒータ回路４がヒータプレート全体に配設されている。本実施形態ではヒータプレートの外周部にもヒータ回路が配設されているとしたが、ヒータプレ−ト内部のみにヒータ回路が配設されているとしてもよい。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an example of a heater plate according to the present embodiment. In FIG. 1, a
部材２には、内部及び外周部のヒータ回路４の全周両側に接合用嵌合部５、６として凸部が設けられており、さらに補強用勘合部７として凸部が複数設けられている。また、部材３には部材２に設けられた接合用嵌合部５及び６と対向する位置に、接合用嵌合部８，９として内部及び外周部のヒータ回路４の全周両側に溝部が設けられており、さらに補強用勘合部１０として溝部が設けられている。
The
図２には、図１に示した本発明の実施形態のヒータプレートの斜視図を示した。図２（ａ）は、本発明の実施形態のヒータプレートであり、（ｂ）には比較のため補強用嵌合部のない従来のヒータプレートを示した。 FIG. 2 is a perspective view of the heater plate according to the embodiment of the present invention shown in FIG. FIG. 2A shows a heater plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B shows a conventional heater plate without a reinforcing fitting portion for comparison.
上記のように構成されたアルミニウム又はアルミニウム合金の部材２と部材３は、部材２の接合用嵌合部５、６である凸部と補強用勘合部７である凸部に、部材３の接合用嵌合部８，９である溝部と補強用勘合部１０である溝部をそれぞれ嵌合させ、鍛圧圧接により金属接合される。
The
図１では、部材３は一体となっているが、複数の部材から構成されていてもよい。部材３が複数に分割されている一実施例を図３に示す。図３の実施例では、部材３が中心線１１，１２で４分割されている。部材３が複数に分割されている場合は、分割された部材を順次鍛圧圧接すればよく、ヒータプレートを大型化してもプレス機を大型化する必要は必ずしもない。この場合、ヒータプレートを中心線１１で分割すると、中心線１１上にある補強用嵌合部の嵌合が半分ずつになるために、中心線１１で分割せず、分割する位置を必要に応じて適宜ずらすなどの変更は可能である。
In FIG. 1, the
また図１では、外周部の接合用嵌合部５，８が二重に設けられていたが、一重であってもよい。外周部の接合用嵌合部５，８を一重とした実施例を図４に示す。図４の実施例では、削除した外周部の接合用嵌合部５，８の位置には補強用嵌合部１３が追加されており、部材の接合と変形防止の役割を果たしている。
Further, in FIG. 1, the joint
本実施例では、部材２には嵌合用の凸部を設け部材３に嵌合用の溝部を設けたが、逆に部材２に溝部を設け部材３に凸部を設けてもよい。さらには、部材２に嵌合用の凸部と溝部を適切に配分して設け、部材３には部材２の凸部に対向する位置には溝部をまた部材２の溝部に対向する位置には凸部をそれぞれ設けるようにしてもよい。
In this embodiment, the
本発明のヒータプレートの形状は、図１から図４で示した実施例では矩形であったが、必ずしも矩形である必要はなく、図５にはヒータプレートの形状が円形の実施例を示す。 The shape of the heater plate of the present invention is rectangular in the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, but is not necessarily rectangular, and FIG. 5 shows an embodiment in which the shape of the heater plate is circular.
補強用勘合部７、１０の形状は、ヒータプレート１の長軸に平行、垂直、斜め等の直線、円弧、楕円弧の一部等の曲線、それらを複合した十字形等任意の形状の直線又は曲線からなるものであってよい。
The shape of the reinforcing
また補強用勘合部７、１０のレイアウト形状は、ヒータプレート１の互いに直行する２つの中心軸の少なくとも１つに対称であるか又は中心に対して点対称であるのが好ましい。同様に、ヒータプレート１の外周部の接合用嵌合部５、８のレイアウト形状も、ヒータプレート１の互いに直行する２つの中心軸の少なくとも１つに対称であるか又は中心に対して点対称であるのが好ましい。
In addition, the layout shape of the reinforcing
さらにヒータ回路４のレイアウトも、ヒータプレート１の互いに直行する２つの中心軸の少なくとも１つに対称であるか又は中心に対して点対称であるのが好ましい。もちろん、互いに直行する２つの中心軸に対称であることが一方の中心軸のみに対称であるより望ましいが、実際はヒータの始点・終点等の設計の都合で、２つの中心軸に対称な設計とすることは困難であるために、少なくとも１つに対称であるか又は中心に対して点対称であるのが好ましいとした。
Furthermore, the layout of the
例えば、図１、図４、図５等をみれば判るが、いずれの場合も、１つの中心軸に対しては対称で、他の対称軸に対しても対称になっている。もちろん、所定レベルの対称性を満足すれば、２つの中心軸に対してともに略対称であっても良いし、中心に対して略点対称であっても良い。 For example, as can be seen from FIG. 1, FIG. 4, FIG. 5 and the like, in any case, it is symmetric with respect to one central axis and symmetric with respect to the other symmetric axes. Of course, if a predetermined level of symmetry is satisfied, both may be substantially symmetric with respect to the two central axes, or may be substantially point symmetric with respect to the center.
最も、望ましくは、２つの対称軸の両方に同時に対称であるか、中心に対し点対称であることがより望ましいが、このように完全な対称性を維持することは、ヒータレイアウトやヒータプレートからのヒータ取出し口の設計の都合により、実際は困難であるために、実用的に変形を防止できるレベルであれば、略対称であれば良い。 Most preferably, it is more desirable to be symmetrical about both of the two symmetry axes at the same time or to be point-symmetric with respect to the center. Since it is difficult in practice due to the design of the heater outlet, it may be substantially symmetrical as long as it can be practically prevented from being deformed.
次に、接合用嵌合部５、６、８、９及び補強用勘合部７、１０の配置位置について説明する。
ヒータプレートの変形を抑えるためには、接合用嵌合部及び補強用嵌合部を適切に配設する必要があるため、以下では接合用嵌合部及び補強用嵌合部の好ましい配置位置や寸法等を数値を明示して説明する。
Next, the arrangement positions of the joining
In order to suppress the deformation of the heater plate, it is necessary to appropriately dispose the joining fitting portion and the reinforcing fitting portion. Therefore, in the following, preferred placement positions of the joining fitting portion and the reinforcing fitting portion, Describe the dimensions etc. with numerical values.
ヒータプレート１の外周部に設置された接合用嵌合部５、８は、その外側面位置１３とヒータプレート１の外周部の各辺端部１４との距離Ｌが２０ｍｍ以内になるよう設置されるのがよい。この理由は、２０ｍｍより大きいと、外周部全体を接合する目的を達成できないからである。最大２０ｍｍあれば、接合時に材料が逃げることによる接合性の低下を防止できる。さらに、ヒータプレート１の外周に鉄製の拘束用プレート等を配置すれば、鍛圧圧接時に接合用嵌合部と各辺端部の材料が端部方向に逃げるのを防止できることからこの距離は、数ｍｍ程度とすることも、零とすることも可能である。また、ヒータプレート外周部の接合用嵌合部５，８の内側に補強用勘合部７、１０を設置する場合には、ヒータプレートの板面積に対し平均で４０００ｍｍ／ｍ２以上設けるのがよい。ここで、補強用勘合部７、１０を板面積に対し平均で４０００ｍｍ／ｍ２以上設けないと、変形を防止する効果が不足し、これを超えると変形に対する抵抗が十分なものとなる。
The joining
さらに、上記と同様にヒータプレート１の外周部に設置された接合用嵌合部５、８が、その外側面位置１３とヒータプレート外周部の各辺端部１４との距離Ｌが２０ｍｍ以内であり、かつヒータプレート外周部の接合用嵌合部５，８の内側に補強用勘合部７、１０が設けられる場合には、板面積に対し平均で４０００ｍｍ／ｍ２以上の補強用勘合部７、１０を設けるのが良い。
Further, in the same manner as described above, the connecting
図１では、ヒータプレート１の外周部には接合用嵌合部５、８が２重に設けられているが、外周部に接合用嵌合部を１重に設けてもよい。
In FIG. 1, the joint
次に、補強用嵌合部７，１０の配置条件について説明する。
ヒータプレート１の外周部とヒータ回路４の全周両側に設けた接合用嵌合部５、６、８、９だけでは前記接合用嵌合部から離れた領域ができ、当該領域の接合強度が低いために変形する恐れがある。
Next, the arrangement conditions of the reinforcing
Only the
そこで本発明では、ヒータプレート外周部の内側の任意の位置において、前記接合用嵌合部又は前記補強用嵌合部が１８ｃｍを超えない範囲で隣接するよう補強用嵌合部７，１０を追加するものとしている。すなわち、前記接合用嵌合部又は前記補強用嵌合部のいずれの部位も、相互の位置が１８ｃｍを超えないように配置するのが良い。さらに、望ましくは、１５ｃｍを超えないようにするのがより望ましい。
Therefore, in the present invention, the reinforcing
図１では、例として接合用嵌合部６、９と補強用嵌合部７，１０とが比較的離れている位置Ａにおいても、相互の距離が１８ｃｍを超えないよう補強用嵌合部７，１０を設けている。
In FIG. 1, as an example, even at a position A where the fitting
前記ヒータの対称性、前記接合用嵌合部及び前記補強用嵌合部の相互の距離、前記補強用嵌合部の形状及び長さをパラメータとして鍛圧圧接による金属接合によりヒータプレートを製作し、真空中で３００℃の条件で２年間試験を行った結果を表１及び表２に示す。表１は矩形状ヒータプレートの補強用接合部の長さ（ヒータプレート全体に占める補強用接合部の配設長さの割合をヒータプレート単位面積当たりの長さで表した値）と変形及びヒ−タ寿命の関係をまとめたものであり、表２は円形状ヒータプレートの補強用接合部の長さ（前記と同様にヒータプレート単位面積当たりの長さで表した値）と変形及びヒ−タ寿命の関係をまとめたものである。表１、表２においては、特に図示しないが、断わりのない限り、補強用嵌合部のレイアウトはヒータプレートの互いに直交する２つの中心軸の少なくとも一つの中心軸に対称であるように配設した。
尚、ヒータプレートの寿命としては、ヒータプレートの変形が２ｍｍに達するまでの時間で評価した。１年を寿命合格ラインとして、２年以上、１年以上２年未満、半年以上１年未満、半年未満の４段階に分類し、それぞれを◎、○、△、×印で示した。 The heater plate life was evaluated by the time until the deformation of the heater plate reached 2 mm. One year is regarded as a life pass line, and it is classified into four stages of 2 years or more, 1 year or more and less than 2 years, half year or more and less than 1 year, and less than half a year, and each is indicated by ◎, ○, Δ, ×.
ここで、試験には、ヒータプレートの片側板厚は全て４０ｍｍとして、接合用嵌合部と補強用嵌合部の溝幅は全て１０ｍｍとし、溝深さは全て２０ｍｍの矩形断面形状に溝を加工したものを用いた。尚、評価試験において、接合用嵌合部と補強用嵌合部の溝幅は全て１０ｍｍとし、溝深さは全て２０ｍｍの矩形断面形状に溝を加工したものを用いたのは、本試験に先立って行った予備試験により、ヒータプレートの片側板厚４０ｍｍとして、接合用嵌合部と補強用嵌合部の溝幅と溝深さの関係を溝幅１０ｍｍに対して、溝深さ１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍの材料を用いた確認試験により、溝深さ１０ｍｍ以上であれば、変形に対する寿命が変わらないことを確認しているためである。 Here, in the test, the heater plate has a thickness of 40 mm on one side, the groove width of the fitting fitting portion and the reinforcing fitting portion is 10 mm, and the groove depth is 20 mm. The processed one was used. In the evaluation test, all the groove widths of the joining fitting portion and the reinforcing fitting portion were 10 mm, and the groove depth was 20 mm. According to a preliminary test conducted in advance, the heater plate has a plate thickness of 40 mm on one side, and the relationship between the groove width and the groove depth of the fitting fitting portion and the reinforcing fitting portion is 10 mm, This is because it has been confirmed by a confirmation test using materials of 20 mm and 30 mm that the life against deformation does not change if the groove depth is 10 mm or more.
表１において、Ｎｏ．１のヒータプレートはサイズが小さいため、補強用接合部を設けなくてもヒータプレートの変形は無くヒータ寿命も所定の寿命を満たしている（表中○で示した）。これに対し、サイズが縦横とも約２倍のＮｏ．２及びさらに大型のＮｏ．８、Ｎｏ．１３のヒータプレートでは、補強用接合部が無く接合用嵌合部だけでプレート全体が拘束されているため、ヒータプレートが中心部を中心に全体的に変形しヒータ寿命も不十分となる（表中×で示した）。 In Table 1, no. Since the heater plate No. 1 is small in size, the heater plate is not deformed even if the reinforcing joint is not provided, and the heater life satisfies the predetermined life (indicated by a circle in the table). On the other hand, No. is approximately twice as large in both length and width. 2 and larger No. 2 8, no. In the heater plate No. 13, there is no reinforcing joint portion, and the entire plate is restrained only by the joint portion for joining. Therefore, the heater plate is deformed as a whole around the central portion, and the heater life is also insufficient (Table). (Indicated by middle x).
また、補強用接合部の長さが４０００／ｍ２未満の場合には、ヒータプレート全体の変形が発生しており、補強用接合部がないＮｏ．８，Ｎ０．１３の場合よりヒータ寿命が長いものの、ヒータ寿命は不十分な結果となっている（表中△で示した）。具体的には、Ｎｏ．３の補強用接合部の長さが２８００／ｍ２の場合、及びＮｏ．４、Ｎｏ．９の補強用接合部の長さが３８００／ｍ２の場合には、ヒータプレート全体の変形が生じている。
Further, when the length of the reinforcing joint is less than 4000 /
これに対し、補強用接合部の長さが４０００／ｍ２以上の場合には、Ｎｏ．５とＮｏ．１０を除いてヒータプレートの変形は見られない。Ｎｏ．５の場合には、補強用接合部の長さが４４００／ｍ２あるものの、ヒータレイアウトが非対称のためにヒータプレート全体の変形が生じている。また、Ｎｏ．１０の場合には、補強用接合部の長さが４２００／ｍ２あるものの、接合部間距離が１８ｃｍを超えている部分が存在し、補強用接合部が偏って設けられているために局部変形が生じている。
On the other hand, when the length of the reinforcing joint is 4000 /
上述の結果より、ヒータプレートの変形を回避し所定のヒータ寿命を確保するためには、ヒータプレートの対称性を確保し、前記接合部間の距離を１８ｃｍ以内とした上で、補強用接合部を４０００／ｍ２以上設けるのが望ましい。
From the above results, in order to avoid the deformation of the heater plate and ensure a predetermined heater life, the heater plate should be symmetrical and the distance between the joint portions should be within 18 cm, and the reinforcing joint portion Is preferably 4000 /
表１に基づいて矩形状ヒータプレートについて述べた上記の結果は、表２の円形状ヒータプレートについても同様のことが言える。すなわち、補強用接合部を設けない場合には、サイズの小さいＮｏ．１のヒータプレートでは変形は見られずヒータ寿命も所定の寿命を満たしているが、サイズが２倍以上のＮｏ．２及びさらに大型のＮｏ．８のヒータプレートでは、補強用接合部が無いとヒータプレートが変形しヒータ寿命も不十分となる。
The above results for the rectangular heater plate based on Table 1 are the same for the circular heater plate of Table 2. That is, in the case where no reinforcing joint is provided, No. No deformation was observed in the heater plate No. 1 and the heater life exceeded the predetermined life. 2 and larger No. 2 In the case of the
また、補強用接合部の長さが３５００／ｍ２のＮｏ．３、同じく３８００／ｍ２のＮｏ．４（補強用接合部の形状が曲線）及びＮｏ．９（補強用接合部の形状が十字）の場合には、ヒータプレート全体の変形が発生しており、ヒータ寿命もやや不十分となっている。
The length of the reinforcing joint is 3500 /
これに対し、補強用接合部の長さが４０００／ｍ２以上の場合には、Ｎｏ．５とＮｏ．１０を除いてヒータプレートの変形は見られない。Ｎｏ．５の補強用接合部の長さは４２００／ｍ２あり、Ｎｏ．１０では４４００／ｍ２あるが、ともに接合部間距離が１８ｃｍを超えているために局部変形が生じている。このことから、ヒータプレートサイズが大きい１２４０ｍｍ×１６２０ｍｍの場合や２０２０ｍｍ×２３６０ｍｍの場合でも、ヒータレイアウトの対称性を確保し、補強用接合部の長さが４０００／ｍ２以上の長さで、しかも任意の接合部間距離を１８ｃｍ以下になるように補強用接合部を設置すれば、変形は生じない。また、外周部のヒータが１重、２重の場合ともに、同様の結果を示す。
On the other hand, when the length of the reinforcing joint is 4000 /
このことから、ヒータプレートサイズが大きい１２４０ｍｍ×１６２０ｍｍの場合や２０２０ｍｍ×２３６０ｍｍの場合でも、補強用接部の長さが４０００／ｍ２以上で、さらに前述の所定の条件を満足すれば、変形はなく合格レベルである。上述の結果より円形状ヒータプレートにおいても、ヒータプレートの変形を回避し所定のヒータ寿命を確保するためには、前記接合部間の距離を１８ｃｍ以内とした上で、補強用接合部を４０００／ｍ２以上設けるのが望ましい。
Therefore, even when the heater plate size is 1240 mm × 1620 mm or 2020 mm × 2360 mm, there is no deformation if the length of the contact portion for reinforcement is 4000 /
また、表１、表２の場合ともに、補強用接合部の長さが５０００／ｍ２以上の場合は、ヒータプレートの寿命が２年を超えている。このことから、補強用接合部の長さを５０００／ｍ２以上とし、より高密度に補強用接合部を多く設けるのがさらに好ましい。
In both cases of Tables 1 and 2, when the length of the reinforcing joint is 5000 /
つぎに、前記接合用嵌合部又は前記補強用嵌合部の形状の例を図６に基づいて説明する。図６では、一方の部材２の嵌合部は凸部を形成しており、他方の部材３の嵌合部は溝部を形成している例を示す。
Next, an example of the shape of the joining fitting portion or the reinforcing fitting portion will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows an example in which the fitting portion of one
（ａ）は、凸部３１及び溝部３２の断面形状が長方形の実施例である。本実施例では、溝部３２には面取り部３３が設けられており、勘合し易くしている。（ｂ）も、凸部３４及び溝部３５の断面形状が長方形の実施例であるが、本実施例では面取り部３６が凸部３４の方に設けられている。
(A) is an Example whose cross-sectional shape of the convex part 31 and the
（ｃ）は、凸部３７及び溝部３８の断面形状がともに台形となっている実施例である。本実施例のような台形形状とすることにより、機械加工が容易となるだけでなく鍛圧圧接時の空気の巻き込みを起こり難くしている。
(C) is an embodiment in which the
（ｄ）の実施例では、凸部３９の断面形状が長方形で溝部４０の断面形状が逆台形としている。凸部３９は、溝部４０に勘合させて溝部内を充満させることで高い密着性を持たせることができる。
In the embodiment of (d), the cross-sectional shape of the
（ｅ）の実施例では、凸部４１の断面形状を長方形で先端を山型とし、溝部４２の断面形状を長方形で底辺を角取りしている。本実施例のような形状とすることで、勘合しやすくしている。この場合、溝部４２を埋めるのに体積不足とならないように、凸部４１の高さを溝部４２の深さより大きく取るのが望ましい。
In the embodiment of (e), the cross-sectional shape of the
図６に示した各凸部及び各溝部の断面形状について、好ましい形状を以下に説明する。（ｃ）以外の凸部は、断面形状が略長方形である。凸部の断面形状が長方形の場合には、前記凸部の高さと幅の比率は、前記凸部の座屈変形等を考慮すると、１以上４以下程度であれば問題ない。さらに、鍛圧圧接時に溝部の側面から受ける抵抗などを考慮すると、１以上３以下が特に望ましい。 The preferred shapes of the cross-sectional shapes of the convex portions and the groove portions shown in FIG. 6 will be described below. The convex portions other than (c) have a substantially rectangular cross-sectional shape. When the cross-sectional shape of the convex portion is a rectangle, there is no problem if the ratio of the height and width of the convex portion is about 1 or more and 4 or less in consideration of buckling deformation of the convex portion. Furthermore, when considering the resistance received from the side surface of the groove during forging pressure welding, it is particularly preferably 1 or more and 3 or less.
図６の（ａ）、（ｂ）、（ｅ）は、前記凸部の断面の幅は勘合する溝部の断面の幅と同じか僅かに大きくするのが好ましい。この理由は、前記凸部の断面の幅が勘合する溝部の幅と同一か僅かに大きいことにより、前記凸部が前記溝部を広げながら塑性変形するので、鍛圧圧接により金属接合できるからである。 6A, 6B, and 6E, it is preferable that the cross-sectional width of the convex portion is the same as or slightly larger than the cross-sectional width of the groove portion to be fitted. This is because the convex portion deforms plastically while expanding the groove portion when the width of the cross section of the convex portion is the same as or slightly larger than the width of the groove portion to be fitted, so that metal bonding can be performed by forging pressure welding.
つまり、前記凸部が前記溝部に嵌合するときに、溝壁から圧縮応力を受けつつ塑性変形するように、前記凸部が前記溝部の溝幅より僅かに大きなものを用いればよい。前記凸部の幅と前記溝部の溝幅との差は、挿入可能な範囲の最大のものまで許容されるが、許容範囲として溝幅より数ｍｍ大きい程度と考えられる。 That is, when the convex portion is fitted into the groove portion, the convex portion may be slightly larger than the groove width of the groove portion so as to be plastically deformed while receiving a compressive stress from the groove wall. Although the difference between the width of the convex portion and the groove width of the groove portion is allowed up to the maximum of the insertable range, it is considered that the allowable range is about several mm larger than the groove width.
また、前記溝部の体積より前記凸部の体積を大きくし、さらに、前記凸部の長さとして前記溝部を完全に埋めるのに必要な体積を確保するのに必要な長さと同等か少し長くする。この理由は、前記凸部を前記溝部に十分充満させると同時に両者を完全に金属接合させるためである。 Further, the volume of the convex part is made larger than the volume of the groove part, and further, the length of the convex part is equal to or slightly longer than the length necessary for ensuring the volume necessary to completely fill the groove part. . The reason for this is to fully fill the groove with the groove and at the same time completely metal-bond both.
次に、図６（ｃ）の凸部３７及び溝部３８の断面形状が、ともに台形の場合について以下に説明する。断面形状が台形の場合には、テーパ角は０°を超え４５°以下が好ましいが、特に１°以上３０°以下とするのが好ましい。この理由は、テーパ角が４５°を超えて大きくなると、鍛圧圧接時に溝部３８の溝壁部から凸部３７が受ける静水圧応力が減少し、接合性が低下し良好な金属接合状態が得られないことがあるとともに、鍛圧圧接時の抵抗が大きくなり、不必要に接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の寸法が大きくなるためである。
Next, the case where the cross-sectional shape of the
また、凸部３７の高さと先端部の幅の関係は、テーパ角度を調整することにより座屈抵抗を向上できることから特に制約を設けなくてもよいが、ヒータプレートの全体厚さとヒータ径との関係やテーパ角度が０°に近い場合などの座屈抵抗を考慮すると１以上５以下であれば接合には問題ないが、さらに、鍛圧圧接時にテーパ側部から受ける抵抗の増大を考慮すると、実用的には、１以上４以下が好ましく、より好ましくは、１以上３以下とするのが好ましい。
Further, the relationship between the height of the
図６のいずれの形状においても、凸部の高さと幅の比率を１以下としても接合は可能であるが、ヒータプレート使用中の鍛圧圧接部の熱変形や接合部強度などを考慮すると１以上が好ましいため、ここでは下限値は１以上とした。 In any of the shapes in FIG. 6, bonding is possible even if the ratio of the height and width of the convex portion is 1 or less, but 1 or more in consideration of the thermal deformation of the forging pressure welding portion during use of the heater plate and the strength of the joint portion In this case, the lower limit is set to 1 or more.
前記凸部及び前記溝部が矩形の場合の好ましい形状を、関係式を用いて表すと下記のようになる。図６（ｆ）に示すように、溝部４４の幅及び深さをそれぞれａ、ｂとし、凸部４３の幅及び高さをそれぞれｃ、ｄとしたとき、凸部断面積が溝部断面積より大きい必要がありそれを満足する関係式として、
ａ×ｂ≦ｃ×ｄ （１）
が必要である。
A preferable shape in the case where the convex portion and the groove portion are rectangular is expressed as follows using a relational expression. As shown in FIG. 6 (f), when the width and depth of the groove 44 are a and b, respectively, and the width and height of the protrusion 43 are c and d, respectively, the cross-sectional area of the protrusion is greater than the cross-sectional area of the groove. As a relational expression that needs to be large and satisfies it,
a × b ≦ c × d (1)
is required.
また、溝部深さｂより挿入する凸部の高さｄが大きいことが望ましいことから、
ｂ／ｄ≦１．０ （２）
なる関係を満足することが望まれる。
さらに、挿入する凸部の高さと幅の比率は、
１≦ｄ／ｃ≦４（より好ましくは、１≦ｄ／ｃ≦３） （３）
となることが望ましい。
Moreover, since it is desirable that the height d of the convex portion to be inserted is larger than the groove depth b,
b / d ≦ 1.0 (2)
It is hoped that this relationship will be satisfied.
Furthermore, the ratio of the height and width of the convex part to be inserted is
1 ≦ d / c ≦ 4 (more preferably, 1 ≦ d / c ≦ 3) (3)
It is desirable that
ここで、図６（ａ）は溝部の入口の２個所の面取り部面積の合計を２ｔとすると、式（１）に代わり
ａ×ｂ＋２ｔ≦ｃ×ｄ （４）
を満足し、図６（ｂ）は凸部が矩形とした場合の面積から面取り面積を引いた面積が実際の凸部断面積であるから、式（１）に代わり
ａ×ｂ≦ｃ×ｄ―２ｔ （５）
の関係が成立する必要がある。
Here, in FIG. 6A, assuming that the total area of the two chamfered portions at the entrance of the groove portion is 2t, a × b + 2t ≦ c × d (4) instead of Equation (1).
6 (b), since the area obtained by subtracting the chamfered area from the area when the convex portion is rectangular is the actual convex sectional area, a × b ≦ c × d instead of Equation (1). ―2t (5)
The relationship needs to be established.
また、図６（ａ）、図６（ｂ）の場合も、溝部深さｂと凸部の高さｄの関係を示す式（２）、ｂ／ｄ≦１．０と、挿入する凸部の高さｄと幅ｃの比率に関する関係を示す式（３）、１≦ｄ／ｃ≦４（より好ましくは、１≦ｄ／ｃ≦３）を満足することが望ましい。
図６（ｄ）、図６（ｅ）も同様に、凸部の実断面積が溝部の実断面積より大きい必要があるが、ここでは計算式の詳細は省略する。その他、式（２）、式（３）も同時に満足することが望ましい。
6 (a) and 6 (b), the expression (2) indicating the relationship between the groove depth b and the height d of the convex portion, b / d ≦ 1.0, and the convex portion to be inserted It is desirable to satisfy the expression (3) indicating the relationship between the ratio of the height d to the width c, and 1 ≦ d / c ≦ 4 (more preferably, 1 ≦ d / c ≦ 3).
Similarly, in FIG. 6D and FIG. 6E, the actual cross-sectional area of the convex portion needs to be larger than the actual cross-sectional area of the groove portion, but the details of the calculation formula are omitted here. In addition, it is desirable to satisfy the expressions (2) and (3) at the same time.
次に、前記接合用嵌合部及び前記補強用嵌合部の寸法について説明する。
本発明のヒータプレートの厚さ２０ｍｍ〜１２０ｍｍを考慮すると、前記接合用嵌合部及び前記補強用嵌合部の溝部の幅は、１０ｍｍ近傍であれば１０ｍｍ以下でも使用可能であるが、安定した接合強度を確保するには、１０ｍｍ〜２０ｍｍが好ましい。１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内では、特に不都合がない限り溝部の幅を適宜選択することが可能である。一例として、図６（ｂ）、（ｆ）では溝部３５、４４の幅を１０ｍｍ、深さを１５ｍｍとした場合を模式図として示す。
Next, the dimensions of the joining fitting portion and the reinforcing fitting portion will be described.
In consideration of the thickness 20 mm to 120 mm of the heater plate of the present invention, the width of the groove portion of the joining fitting portion and the reinforcing fitting portion can be used at 10 mm or less as long as it is around 10 mm, but stable. In order to ensure the bonding strength, 10 mm to 20 mm is preferable. Within the range of 10 mm to 20 mm, the width of the groove can be appropriately selected as long as there is no particular inconvenience. As an example, in FIGS. 6B and 6F, the case where the width of the groove portions 35 and 44 is 10 mm and the depth is 15 mm is shown as a schematic diagram.
図６（ａ）の溝部３２の入口部に面取り部がある場合及び図６（ｃ）の溝部３８が台形の場合、図６（ｄ）の溝部４０が逆台形の場合及び図６（ｅ）の溝部４２の底部に面取り部がある場合にも、安定した接合強度を得るには、各溝部の入口部の幅を１０ｍｍ〜２０ｍｍとするのが好ましい。また、図６（ａ）から図６（ｆ）では、溝部の幅と深さの比率は、１：１から１：４の範囲であれば鍛圧圧接には問題ない。図６（ｃ）の溝部３８が台形の場合は、溝部の幅と深さの比率は、１：１から１：５の範囲までは接合可能あるが、実用的には１：１から１：４の範囲に設定されることが多く、さらに望ましい範囲は１：３である。
When the chamfered portion is present at the entrance of the
また、溝部と凸部の接合に際しては、余肉を持たせなければならないために、使用する材料の板厚によっては、溝部の幅と深さの関係の最大値まで使用できるとは限らない。溝の底と板の反対面の距離（余肉）は板圧により異なるが、目安として少なくとも約１０ｍｍは必要でが２０ｍｍの最も薄い場合は、余肉は７、８ｍｍでも問題ないが、使用する板厚が厚くなると、余肉も多少厚めにする必要がある。
一方、前記接合用嵌合部及び前記補強用嵌合部の凸部の高さ及び幅は、上記の式（１）〜（５）の関係等を満足するように決定することができる。
In addition, when joining the groove and the convex portion, it is necessary to have a surplus thickness. Therefore, depending on the thickness of the material to be used, the maximum value of the relationship between the width and depth of the groove may not be used. The distance between the bottom of the groove and the opposite surface of the plate (remaining thickness) varies depending on the plate pressure. As a guideline, at least about 10 mm is required, but when the thinnest is 20 mm, there is no problem even if the remaining thickness is 7 or 8 mm. When the plate thickness increases, the surplus thickness needs to be increased somewhat.
On the other hand, the height and width of the convex portions of the joining fitting portion and the reinforcing fitting portion can be determined so as to satisfy the relationships of the above formulas (1) to (5).
図７に本発明のヒータプレートの別の実施例を示す。
第１の実施形態と同様に、ヒータプレート５１はアルミニウム又はアルミニウム合金の部材５２と部材５３から構成されており、内部にヒータ回路５４がヒータプレート全体に配設されている。
FIG. 7 shows another embodiment of the heater plate of the present invention.
As in the first embodiment, the
部材５２には、ヒータプレートの外周部及び内部に形成されたヒータ回路５４の全周両側に接合用嵌合部５６として溝部が設けられており、さらに補強用勘合部５７として溝部が複数設けられている。また、部材５３には部材５２に設けられた接合用嵌合部５６及び補強用勘合部５７と対向する位置に、接合用嵌合部５９として外周部及び内部に形成されたヒータ回路５４の全周両側に溝部が設けられており、さらに補強用勘合部６０として溝部が設けられている。
The
本実施例では、部材５２、５３にはともに嵌合部として溝部が設けられており、各溝部に部材５２、５３とは別の第３の部材として、中間部材６１を挿入して鍛圧圧接により金属接合している。
In this embodiment, both the
接合用嵌合部５６、５９と補強用勘合部５７、６０の溝部と中間部材６１との具体的関係を図８に基づいて説明する。
部材５２の溝部６２の幅Ａ，深さＢ，部材５３の溝部６３の，幅Ｃ，深さＤ及び中間部材６１の幅Ｅ、高さＦのとき、
Ａ≧Ｅ、Ｃ≧Ｅ （６）
（Ｂ＋Ｄ）≦Ｆ （７）
（Ａ×Ｂ＋Ｃ×Ｄ）≦Ｅ×Ｆ （８）
の関係に形成することにより、溝部６２、６３に中間部材６１を勘合して鍛圧圧接したときの密着性を確保するようにしている。
A specific relationship between the groove portions of the
When the width A and depth B of the
A ≧ E, C ≧ E (6)
(B + D) ≦ F (7)
(A × B + C × D) ≦ E × F (8)
By forming the relationship in this way, the adhesiveness when the intermediate member 61 is fitted into the
ここで、前記中間部材の形状の実施例を、図９を用いて説明する。
図９（ａ）では、部材５２の溝部６２の断面形状を長方形とし、部材５３の溝部６３の断面形状も長方形であるが溝部６２より幅を狭くし底面に窪みを設けている。
Here, an example of the shape of the intermediate member will be described with reference to FIG.
In FIG. 9A, the cross-sectional shape of the
中間部材６１は凸型とし、溝部６２に対応した幅広部と溝部６３に対応した幅狭部で先端角取りした形状としている。本実施例では、幅広の溝部６２は機械加工が容易であり、また溝部６３に対応した幅狭部を先端角取りしているので、中間部材６１に容易に溝部６３を挿入して組み合わせることができる。また、溝部６３に窪みを設けているので、鍛圧圧接するときに空気の巻き込みは起こらないものである。
The intermediate member 61 is convex and has a shape with a chamfered tip at a wide portion corresponding to the
図９（ｂ）では、部材５２，５３の溝部６２、６３はともに断面が台形形状のものであり、中間部材６１は溝部６２、６３に対応させて台形を組み合わせた形状としている。溝部６２、６３が台形形状であることから、その機械加工が容易であり、溝部６２、６３に中間部材６１を組み合わせるのも容易に行える。
In FIG. 9B, the
図９（ｃ）では、部材５２，５３の溝部６２、６３はともに断面が長方形形状のものであり、中間部材６１は断面を長円の形状としている。中間部材６１の先端が丸くなっていることから、溝部６２、６３に中間部材６１を組み合わせるときに、その挿入が容易であり角隅に内在した空気を溜めることができる。
In FIG. 9C, the
本発明のヒータプレートのさらに別の実施例として、前記ヒータプレートの外周部又は／及びヒータプレート内部に形成された前記ヒータ回路の全周両側に設けた前記接合用嵌合部とは、少なくとも一部が両部材とも溝部を形成して中間部材を挿入し、鍛圧圧接により金属接合させることも可能である。 As still another embodiment of the heater plate according to the present invention, at least one of the outer peripheral portion of the heater plate and / or the joint fitting portions provided on both sides of the entire circumference of the heater circuit formed in the heater plate is at least one. It is also possible for both the members to form a groove portion and to insert the intermediate member and to perform metal bonding by forging pressure welding.
本発明のヒータプレートは、鍛圧圧接後に、ヒータプレートの表面を面削、研磨等を行なって表面の仕上げ精度を向上させる。さらに、その後表面を保護するためにショットブラスト、アルマイト等の表面処理を行なうことが多い。 The heater plate of the present invention improves the finishing accuracy of the surface by chamfering or polishing the surface of the heater plate after forging pressure welding. In addition, surface treatment such as shot blasting or anodizing is often performed thereafter to protect the surface.
さらに本発明のヒータプレートの別の実施例として、ヒータ回路４の断面形状が、円形又はコーナ部が所定の曲率の曲線からなる略長方形（略正方形も含む）からなるパイプ状または細幅条をパイプ形状に編んだものとすることができる。
Further, as another embodiment of the heater plate of the present invention, the
本発明のヒータプレートのアルミニウム又はアルミニウム合金部材には、ＪＩＳ１０５０、１１００、３００３、３００４、５００５、５０５２、６０６３、６０６１、７００３、７Ｎ０１のいずれかの合金を用いることができる。 For the aluminum or aluminum alloy member of the heater plate of the present invention, any one of JIS1050, 1100, 3003, 3004, 5005, 5052, 6063, 6061, 7003, and 7N01 alloy can be used.
つぎに、ヒータプレートの製造方法について図１を基に説明する。
本発明のヒータプレートは、アルミニウム又はアルミニウム合金の部材２と部材３から構成されており、ヒータプレート外周部及び内部にヒータ回路４がヒータプレート全体に配設されている。一方の部材２には、その外周部及び内側に形成されたヒータ回路４の全周両側に接合用嵌合部５、６として溝部を設け、さらに補強用勘合部７として溝部を複数設けている。
Next, a method for manufacturing the heater plate will be described with reference to FIG.
The heater plate of the present invention is made up of
また他方の部材３には、部材２に設けた接合用嵌合部５、６及び補強用嵌合部７と対向する位置に、接合用嵌合部８、９及び補強用勘合部１０として凸部を設けている。
Further, the
本発明のヒータプレートは、部材２の接合用嵌合部５、６と補強用勘合部７のそれぞれの溝部に、部材３の接合用嵌合部８、９及び補強用勘合部１０の対向する位置にある凸部を嵌合させ、鍛圧圧接により金属接合することで製造する。
In the heater plate of the present invention, the joining
アルミニウム又はアルミニウム合金部材３が複数の部材に分割されている場合には、分割された前記部材を同時に鍛圧することも、あるいは所定の順序で順次鍛圧していくことも可能である。分割された前記部材を順次鍛圧する場合には、１度に鍛圧する部位の範囲が減少することから、より小さなプレス機を用いても鍛圧が可能である。分割はできるだけ中心軸や中心点に対して対称な位置とすることが望ましいが、必ずしも対称な位置でなければならないということではない。
When the aluminum or
図７を基に説明した本発明の別の実施例のヒータプレートは、一方の部材５２の外周部とヒータ回路５４の全周両側に接合用嵌合部５５，５６として溝部を設け、さらに補強用嵌合部５７として溝部を設けている。
The heater plate according to another embodiment of the present invention described with reference to FIG. 7 is provided with groove portions as joining
また部材５３には、部材５２に設けた接合用嵌合部５６及び補強用嵌合部５７と対向する位置に、接合用嵌合部５９及び補強用嵌合部６０として溝部を設けている。すなわち、部材５２、５３とも嵌合部として溝部を設けている。
Further, the
本発明の別の実施例のヒータプレートは、部材５２、５３に設けた前記溝部に中間部材６１を挿入して鍛圧圧接により金属接合することで製造する。
The heater plate according to another embodiment of the present invention is manufactured by inserting the intermediate member 61 into the groove portion provided in the
本発明のさらに別の実施例として、前記ヒータプレートの外周部及び前記ヒータ回路の全周両側に設けた前記接合用嵌合部において、一部が両部材とも溝部を形成してその中に中間部材を挿入し、鍛圧圧接により金属接合することで製造することも可能である。 As still another embodiment of the present invention, in the joining fitting portions provided on the outer peripheral portion of the heater plate and on both sides of the entire circumference of the heater circuit, a part of both members forms a groove portion and an intermediate portion thereof It is also possible to manufacture by inserting a member and metal joining by forging pressure welding.
本発明のヒータプレートの製造方法では、ヒータプレート外周部に少なくとも前記接合用嵌合部を１重以上設ける。 In the heater plate manufacturing method of the present invention, at least one or more of the joining fitting portions are provided on the outer peripheral portion of the heater plate.
また本発明のヒータプレートの製造方法では、前記接合用嵌合部又は前記補強用嵌合部として、凸部の断面積が対向する溝部の収納空間の断面積より大きく、かつ当該凸部の高さが当該溝部の深さより大きいのが望ましい。 Further, in the heater plate manufacturing method of the present invention, as the joining fitting portion or the reinforcing fitting portion, the cross-sectional area of the convex portion is larger than the cross-sectional area of the storage space of the opposing groove portion, and the height of the convex portion is high. Is preferably larger than the depth of the groove.
さらに、前記接合用嵌合部又は前記補強用嵌合部の前記凸部の高さと幅の比率が、１以上で且つ４以下であるのが望ましい。好ましくは、前記凸部の高さと幅の比率が２以上で且つ３以下であるのが好適である。 Furthermore, it is desirable that the ratio of the height and width of the convex portion of the joining fitting portion or the reinforcing fitting portion is 1 or more and 4 or less. Preferably, the ratio of the height and width of the convex part is 2 or more and 3 or less.
本発明のヒータプレートの製造方法では、少なくとも１つの前記アルミニウム又はアルミニウム合金部材を、ＪＩＳ１０５０、１１００、３００３、３００４、５００５、５０５２、６０６３、６０６１、７００３、７Ｎ０１のいずれかから選択することができる。 In the heater plate manufacturing method of the present invention, the at least one aluminum or aluminum alloy member can be selected from any one of JIS1050, 1100, 3003, 3004, 5005, 5052, 6063, 6061, 7003, and 7N01.
本発明のヒータプレートは、前記アルミニウム又はアルミニウム合金部材を２５０℃から５００℃の間の温度で鍛圧圧接して製造される。 The heater plate of the present invention is manufactured by subjecting the aluminum or aluminum alloy member to forging pressure welding at a temperature between 250 ° C and 500 ° C.
鍛圧後自然冷却されて常温になると、アルミニウム又はアルミニウム合金部材とステンレス鋼のヒータ回路のヒータとの収縮差により応力が生じるが、常温ではアルミニウム又はアルミニウム合金部材の耐力は大きいのでヒータプレートが変形することはない。またヒータ回路のヒータのステンレス鋼の強度も高いので、ヒータ回路の変形や破損も起こることはない。 When natural cooling is performed after forging and the temperature reaches room temperature, a stress is generated due to the difference in shrinkage between the aluminum or aluminum alloy member and the heater of the stainless steel heater circuit, but the heater plate deforms at room temperature because the proof stress of the aluminum or aluminum alloy member is large. There is nothing. Further, since the strength of the stainless steel of the heater circuit is high, the heater circuit is not deformed or damaged.
４００℃近辺で鍛圧されたヒータプレートが使用温度領域である３００〜４００℃近辺に加熱されるということは、鍛圧されたときの状態（アルミニウムとヒータが密着した状態）に近い状態に戻ることになり、アルミニウム部材とステンレス鋼のシース材との間の応力は極めて小さくなり、ヒータプレートの変形、シース材の変形や破損が生じる恐れが無くなる。 Heating the heater plate forged in the vicinity of 400 ° C. to 300 to 400 ° C., which is the operating temperature range, returns to a state close to the state in which the forged pressure is applied (a state where the aluminum and the heater are in close contact). Thus, the stress between the aluminum member and the stainless steel sheath material becomes extremely small, and there is no possibility of deformation of the heater plate and deformation or breakage of the sheath material.
上述した本発明のヒータプレートの製造方法により、前記ヒータプレートのシース部に対する一方又は他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の密着性が高められることから、前記ヒータ回路から前記アルミニウム又はアルミニウム合金部材への熱伝導性が大幅に高められることから、前記ヒータ回路の寿命を向上させることができる。さらに、本発明では補強用接合部を所定量以上設けることにより、使用時に変形しにくいヒータプレートが得られる。 According to the heater plate manufacturing method of the present invention described above, the adhesion of one or the other aluminum or aluminum alloy member to the sheath portion of the heater plate is enhanced, so that heat from the heater circuit to the aluminum or aluminum alloy member is increased. Since the conductivity is greatly increased, the life of the heater circuit can be improved. Furthermore, in the present invention, a heater plate that is not easily deformed during use can be obtained by providing a predetermined amount or more of reinforcing joints.
１、５１、１０１、１０３、１０６，１１０、１１１、１２１・・・ヒータプレート
２、３、５２、５３、１１２、１１３・・・アルミニウム又はアルミニウム合金部材
４・・・ヒータ回路、５４、１０２、１２３・・・ヒータ
５、６、８、９、５６、５９・・・接合用嵌合部
７、１０、５７、６０・・・補強用嵌合部
１１、１２・・・中心線
１３・・・接合用嵌合部の外側面位置
１４・・・外周部の各辺端部
３１、３４、３７、３９、４１、４３・・・凸部
３２、３５、３８、４０、４２、４４、６２、６３・・・溝部
３３、３６・・・面取り部
６１・・・中間部材
１０４、１０７・・・下側ベース
１０４ａ、１０７ａ・・・溝
１０５、１０８・・・上側ベース
１０９・・・縁部
１１２，１１３・・・アルミニウム部材
１１４・・・締結部
１２２・・・真空チャンバー
１２４・・・支持部材
１２５・・・基板
１２６・・・ガス供給部
１２７・・・供給口
1, 51, 101, 103, 106, 110, 111, 121 ...
Claims (24)
前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記接合用嵌合部と対向する位置であってヒータプレートの外周部及び内部に形成されたヒータ回路全周の両側に配置された、凸部又は溝部からなる接合用嵌合部と、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記補強用嵌合部と対向する位置であって前記ヒータプレート外周部の接合用嵌合部の内側且つ前記ヒータ回路全周の両側に設けられた接合用嵌合部以外の位置に配置された、凸部又は溝部からなる補強用嵌合部とを設けた少なくとも１つ以上からなる他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と、から構成され、
前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記接合用嵌合部と前記補強用嵌合部を嵌合させ、鍛圧圧接により金属接合した、６８０ｍｍ×８２０ｍｍ以上２０２０ｍｍ×２３６０ｍｍ以下の矩形状またはφ８４０ｍｍ〜φ１２４０ｍｍの円形状のヒータプレートであって、
前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の前記補強用嵌合部は、前記ヒータプレートの中心線に対して対称のレイアウト形状と、前記ヒータプレート１ｍ２当たり４０００ｍｍ以上の長さを有し、
前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材の前記接合用嵌合部及び前記補強用嵌合部のいずれの部位も、隣接する相互の距離が１８ｃｍ以内であることを特徴とするヒータプレート。 A joining fitting portion composed of a groove or a protrusion, disposed on both sides of the outer periphery of the heater plate and the entire circumference of the heater circuit formed inside, and inside the joining fitting portion of the outer periphery of the heater plate and the One aluminum or aluminum alloy member provided with a reinforcing fitting portion composed of a groove or a convex portion disposed at a position other than the bonding fitting portion provided on both sides of the entire circumference of the heater circuit;
Convex portions disposed on both sides of the outer peripheral portion of the heater plate and the entire circumference of the heater circuit formed in the outer plate of the heater plate at a position facing the joining fitting portion arranged on the one aluminum or aluminum alloy member A joining fitting part comprising a groove part, and a position facing the reinforcing fitting part arranged on the one aluminum or aluminum alloy member, inside the joining fitting part on the outer peripheral part of the heater plate, and The other aluminum or aluminum alloy composed of at least one or more provided with a reinforcing fitting portion including a convex portion or a groove portion, which is disposed at a position other than the fitting fitting portion provided on both sides of the entire circumference of the heater circuit. A member, and
680 mm × 820 mm or more in which the fitting fitting portion and the reinforcing fitting portion arranged on the one aluminum or aluminum alloy member and the other aluminum or aluminum alloy member are fitted and metal bonded by forging pressure welding A rectangular heater plate of 2020 mm × 2360 mm or less or a circular heater plate of φ840 mm to φ1240 mm ,
The reinforcing fitting portion of said the one of the aluminum or aluminum alloy member and the other of aluminum or an aluminum alloy member includes a layout shape of symmetric with respect to center line within the heater plate, said heater plate 1 m 2 per 4000mm Have the above length,
Any one of the joint fitting part and the reinforcing fitting part of the one aluminum or aluminum alloy member and the other aluminum or aluminum alloy member adjacent to each other is within 18 cm. Heater plate.
前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記接合用嵌合部と対向する位置であってヒータプレートの外周部及び内部に形成されたヒータ回路全周の両側に配置された、凸部又は溝部からなる接合用嵌合部と、前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記補強用嵌合部と対向する位置であって前記ヒータプレート外周部の接合用嵌合部の内側且つ前記ヒータ回路全周の両側に設けられた接合用嵌合部以外の位置に配置された、凸部又は溝部からなる補強用嵌合部とを設けた、６８０ｍｍ×８２０ｍｍ以上２０２０ｍｍ×２３６０ｍｍ以下の矩形状またはφ８４０ｍｍ〜φ１２４０ｍｍの円形状の他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材であって、前記補強用嵌合部は、前記ヒータプレートの中心線に対して対称のレイアウト形状と、前記ヒータプレート１ｍ２当たり４０００ｍｍ以上の長さを有し、前記接合用嵌合部及び前記補強用嵌合部のいずれの部位も、隣接する相互の距離が１８ｃｍ以内である他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材とを用意する工程と、
前記一方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記他方のアルミニウム又はアルミニウム合金部材に配置された前記接合用嵌合部と前記補強用嵌合部を嵌合させ、鍛圧圧接により金属接合する工程と、
を有するヒータプレートの製造方法。 A joining fitting portion composed of a groove or a protrusion, disposed on both sides of the outer periphery of the heater plate and the entire circumference of the heater circuit formed inside, and inside the joining fitting portion of the outer periphery of the heater plate and the A rectangular shape of 680 mm × 820 mm or more and 2020 mm × 2360 mm or less provided with a reinforcing fitting portion made of a groove or a convex portion disposed at a position other than the fitting fitting portion provided on both sides of the entire circumference of the heater circuit. or a one of the aluminum or aluminum alloy of circular Fai840mm～fai1240mm, the reinforcing fitting portion, the layout shape of symmetric with respect to center line within the heater plate, said heater plate 1 m 2 per One having a length of 4000 mm or more, and each of the joint fitting portion and the reinforcing fitting portion adjacent to each other is within a distance of 18 cm. And aluminum or an aluminum alloy member,
Convex portions disposed on both sides of the outer peripheral portion of the heater plate and the entire circumference of the heater circuit formed in the outer plate of the heater plate at a position facing the joining fitting portion arranged on the one aluminum or aluminum alloy member A joining fitting part comprising a groove part, and a position facing the reinforcing fitting part arranged on the one aluminum or aluminum alloy member, inside the joining fitting part on the outer peripheral part of the heater plate, and A rectangular shape of 680 mm × 820 mm or more and 2020 mm × 2360 mm or less provided with a reinforcing fitting portion made of a convex portion or a groove portion, which is arranged at a position other than the fitting fitting portion provided on both sides of the entire circumference of the heater circuit. or a circular shape of the other aluminum or aluminum alloy of Fai840mm～fai1240mm, the reinforcing fitting portion, of the heater plate The layout geometry of the symmetric with respect to the core wire, said has a heater plate 1 m 2 per 4000mm or more in length, any part of the joint fitting portion and the reinforcing fitting portion also, of mutually adjacent Preparing the other aluminum or aluminum alloy member having a distance of 18 cm or less;
Fitting the fitting fitting portion and the reinforcing fitting portion arranged on the one aluminum or aluminum alloy member and the other aluminum or aluminum alloy member, and metal joining by forging pressure welding; and
A method of manufacturing a heater plate having
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