CN101663525B - 内置有加热器的阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内置有加热器的阀，在超过200℃的高温条件下也能够使用。活塞驱动机构(7)具有用于使活塞(6)向下方移动的上侧压缩空气导入室(24)和用于使活塞(6)向上方移动的下侧压缩空气导入室(25)。活塞密封机构(8)具有对上侧压缩空气导入室(24)进行密封的上侧波纹管(29)和对下侧压缩空气导入室(25)进行密封的下侧波纹管(30)。

Description

内置有加热器的阀

技术领域

本发明涉及内置有加热器的阀，尤其涉及在超过200℃那样的高温条件下使用的内置有加热器的阀。

背景技术

作为内置有加热器的阀，专利文献1中公开的阀具有：设有流体通路的阀体；设置在阀体上部的壳体；使将流体通路开闭的阀芯上下移动的阀杆；以能够上下移动的方式配设在壳体内并固定在阀杆上的活塞；使活塞上下移动的活塞驱动机构；对阀芯附近进行加热的加热器。加热器是用于防止流向阀的气体固态化的部件，能够加热至130～150℃。

专利文献1：日本特开平7-198063号公报

上述专利文献1的内置有加热器的阀，是能够加热至130～150℃的阀，存在着无法耐受超过200℃那样的高温(例如450℃)的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内置有加热器的阀，即使在超过200℃的高温条件下也能够使用。

基于本发明的内置有加热器的阀具有：设有流体通路的阀体；设在阀体上部的壳体；使对流体通路进行开闭的阀芯上下移动的阀杆；以能够上下移动的方式配设在壳体内并被固定在阀杆上的活塞；使活塞上下移动的活塞驱动机构；对阀芯附近进行加热的加热机构；对活塞和壳体之间进行密封的密封机构，其特征在于，活塞驱动机构具有用于使活塞向下方移动的上侧压缩空气导入室和用于使活塞向上方移动的下侧压缩空气导入室，密封机构具有将上侧压缩空气导入室密封的上侧波纹管和将下侧压缩空气导入室密封的下侧波纹管。

加热机构由加热器、TC(温度传感器)等构成，作为加热器，例如适合的是将电热线置入金属制成的管中的筒式加热器，但也可以是将电热线织入玻璃纤维材料的带形加热器，此外，可以使用护套式加热器、微型加热器、板式加热器等各种类型的加热器。温度控制用的传感器(TC)也与加热器一同被内置于阀。

作为活塞，通过将压缩空气导入上侧压缩空气导入室内而向下方移动，通过将压缩空气导入下侧压缩空气导入室而向上方移动，通过象这样在上下两方向进行基于压缩空气的动作，不需要由特性依赖于温度并且耐热性不稳定的材料构成的螺旋弹簧等。另外，在使用了弹簧的情况下，在打开阀时，弹簧从设定长度开始缩短，需要比设定长度时的载荷大的载荷，与此相应地需要增大向下的力，与此相对，本发明中由于不存在这种必要，因而能够使阀小型化。在此基础上，由于上侧压缩空气导入室以及下侧压缩空气导入室均由波纹管密封，所以，不需要耐热性不稳定的O形环。这样，可以得到能够耐受200℃以上(例如450℃左右)的高温使用的内置有加热器的阀。

波纹管是金属制成的，例如由不锈钢、钴系合金、镍系合金、铜基合金等形成。作为波纹管，可以适当使用焊接波纹管等，该焊接波纹管以金属基材制作筒，将从其内侧施加压力、成型了作为外径的山的成型波纹管或经过精密波纹冲压的盘状的薄壁金属板内缘、外缘交互焊接并接合而制成。

活塞可以包括在下端部具有凸缘部的大直径部和与该大直径部的下方相连的小直径部，壳体上设有大直径活塞收容部以及与其相比直径小的小直径活塞收容部，上侧波纹管设置在壳体的顶壁与活塞大直径部的凸缘部之间，下侧波纹管与上侧波纹管相比直径小，该下侧波纹管设置在活塞小直径部上端部与小直径活塞收容部下端部之间。

若是这样，则面对上侧压缩空气导入室的活塞的面积比面对下侧压缩空气导入室的活塞的面积大，并且，下侧压缩空气导入室的容积比上侧压缩空气导入室的容积小。由于上侧的波纹管从内外两侧承受压力，而下侧的波纹管仅从外侧承受压力，仅具有阀杆的密封功能即可，因此，通过缩小下侧的波纹管，能够使执行器(包括活塞、活塞驱动机构以及活塞密封机构的部分)小型化。

活塞可以包括在上端部具有凸缘部的轴部和上端部被固定在轴部的凸缘部上而在下端部具有凸缘部的外筒部，上侧波纹管设置在活塞外筒部的凸缘部与与其相对的壳体的顶部之间，下侧波纹管设置在活塞轴部的凸缘部与波纹管承托部之间，所述波纹管承托部以与活塞轴部的凸缘部相对的方式设在壳体上。

同样在该结构中，也是面对上侧压缩空气导入室的活塞的面积比面对下侧压缩空气导入室的活塞的面积大，并且，下侧压缩空气导入室的容积比上侧压缩空气导入室的容积小。因此，由于上侧的波纹管从内外两侧承受压力，而下侧的波纹管仅从外侧承受压力，仅具有阀杆的密封功能即可，所以，通过缩小下侧的波纹管，能够使执行器(包括活塞、活塞驱动机构以及活塞密封机构的部分)小型化。而且，若采取这一方式，能够使下侧波纹管的下端面与上侧波纹管的下端面相比略位微于下方，将上侧波纹管和下侧波纹管配置在上下大致相同的位置，就用于收容上侧波纹管以及下侧波纹管的上下方向尺寸而言，也能够小型化。

另外，活塞还可以包括大直径筒部和与该大直径筒部下方相连的小直径筒部，在活塞大直径筒部的内侧，配设有第一上侧波纹管，该第一上侧波纹管的上端与活塞大直径筒部的上端相比处于上方，在活塞大直径筒部的外侧，配设有第二上侧波纹管，该第二上侧波纹管的上端与活塞大直径筒部的上端相比处于上方，对各波纹管的上端部进行支承的波纹管承托部设置在壳体的上部，由此，由活塞大直径筒部的上端面、壳体的上部、第一上侧波纹管、以及第二上侧波纹管形成上侧压缩空气导入室，在活塞小直径筒部的外侧配设有下侧波纹管，对其下端部进行支承的波纹管承托部设在壳体的周壁上，由此，由壳体的周壁、第二上侧波纹管、活塞大直径筒部的下端部、以及下侧波纹管形成下侧压缩空气导入室。在这种情况下，优选阀杆为空心状，并且，在该阀杆的内部配置有加热机构的加热器以及传感器，加热机构的导线从阀杆的上端开口引出，并从壳体的顶壁取出。

通过将加热机构的导线从阀杆的上端开口引出并从壳体的顶壁取出，减轻了加热机构与阀杆一同上下移动的情况下的加热机构对导线的负担。

优选在上侧压缩空气导入室以及下侧压缩空气导入室的压缩空气导入口安装接头，该接头具有固定在贯通孔周缘部的第一套管；以能够旋转的方式嵌在第一套管上的盖形螺母；经由衬垫与第一套管对接的第二套管；嵌在第二套管上并与盖形螺母螺合的外螺纹部件。

该接头的结构更适合将内置有加热器的阀配置在真空气氛气体(例如真空炉)中的情况。在这样的真空气氛气体下使用时，有必要防止微粒等逸出至真空气氛气体的情况，通过使用使金属制成的衬垫塑性变形进行密封的结构的接头，能够使内置有加热器的阀内部气氛气体的密封可靠，通过使用了该接头的配管将内置有加热器的阀内部产生的微粒等向外部排出，由此防止微粒等逸出至真空气氛气体的情况。

由于同样的理由，优选在壳体上设置供加热机构(加热器、TC等)的导线插通的贯通孔，在该贯通孔的周缘部安装有用于将加热机构的导线取出至外部的接头，接头具有：固定在贯通孔周缘部的第一套管；以能够旋转的方式嵌在第一套管上的盖形螺母；经由衬垫与第一套管对接的第二套管；嵌在第二套管上并与盖形螺母螺合的外螺纹部件。由于可能存在因升温而从加热器以及导线等产生气体等、该气体出现在真空气氛气体的情况，所以，通过利用使金属制成的衬垫塑性变形进行密封的可靠性高的接头进行配管(SUS制配管)，将这样的气体等向外部排出，可靠地防止了与将加热器内置的情况相伴的真空气氛气体的污染。

无论如何，优选在壳体上设有供加热机构的导线插通的贯通孔，在该贯通孔的周缘部安装有用于将加热机构的导线取出至外部的接头，在此情况下，加热机构用的接头的结构与用于将配管连接到上侧压缩空气导入室以及下侧压缩空气导入室的接头相同。这样一来，能够容易地将加热机构的导线取出至外部，并且能够实现零件的共通化。

加热器既可以被安装在阀杆上并能够与之一同移动，另外，加热器还可以被安装在固定于壳体上的加热器保持部件上，不随着阀杆的移动而移动。在前者的情况下，加热器的下端面最好抵接在阀芯上；在后者的情况下，最好在阀杆移动到上方的开位置时，加热器的下端面抵接在阀芯上。

另外，在基于本发明的内置有加热器的阀中，最好对执行器的滑动部实施用于提高润滑性的涂层。虽然在执行器的滑动部通常涂抹用于润滑的油脂，但在一般的油脂中，当达到200℃左右则油分蒸发，此后通过Ni的粉等维持执行器的滑动部的动作。即使是油分难以蒸发的氟系的油脂，也存在着若在最高使用温度(例如360℃左右)下长时间使用则成分逐渐蒸发的倾向。这样的油脂的油分的蒸发成为润滑功能的降低以及真空炉内的污染的原因，通过以特殊涂层提高滑动性，可以不采用油脂，由此，能够克服润滑功能的降低以及真空炉内的污染这样的问题。涂层的部分最好是阀杆的整个面，由此，能够确保阀杆和壳体、阀芯等的接触部的润滑效果。

实施在滑动部上的涂层最好是基于无电解电镀处理的涂层。在这里，电镀层例如为镍-磷系、钴-磷系等。镍-磷系在耐腐蚀性以及成本上优异，钴-磷系相对于金属磨损优异。作为电镀层，除此之外，镍-磷-钨系、镍-硼系以及镍-硼-钨系等由于耐热性优异也合适。

(发明效果)

根据本发明的内置有加热器的阀，活塞驱动机构具有用于使活塞向下方移动的上侧压缩空气导入室和用于使活塞向上方移动的下侧压缩空气导入室，密封机构具有对上侧压缩空气导入室进行密封的上侧波纹管和对下侧压缩空气导入室进行密封的下侧波纹管，由此，能够实现不使用作为弹压部件的螺旋弹簧以及作为密封部件的O形环的内置有加热器的阀，其结果为，即使在超过200℃的高温条件下也能够使用。

附图说明

图1是表示基于本发明的内置有加热器的阀的第一实施方式的剖视图。

图2是表示基于本发明的内置有加热器的阀的第二实施方式的剖视图。

图3是表示基于本发明的内置有加热器的阀的第三实施方式的剖视图。

(附图标记的说明)

1：内置有加热器的阀

2：阀体

2a：流体流入通路(流体通路)

2b：流体流出通路(流体通路)

3：壳体

4：阀杆

5：阀芯

6：活塞

7：活塞驱动机构

8：活塞密封机构

10：加热机构

12：壳体顶壁

14：大直径活塞收容部

16：小直径活塞收容部

17：大直径部

18：小直径部

19：凸缘部

24：上侧压缩空气导入室

25：下侧压缩空气导入室

29：上侧波纹管

30：下侧波纹管

37：筒式加热器

38：加热器导线

39：贯通孔

40：接头

41：第一套管

42：盖形螺母

45：第二套管

46：外螺纹部件

61：轴部

61a：凸缘部

62：外筒部

62a：凸缘部

63a：环状内方突出部(波纹管承托部)

64：上侧波纹管

65：下侧波纹管

66：筒式加热器

67：加热器保持环(加热器保持部件)

68：加热器导线

71：活塞大直径筒部

72：活塞小直径筒部

76：第一上侧波纹管

77：第二上侧波纹管

78：下侧波纹管

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。在下面的说明中，上下以及左右是指各图的上下以及左右。

基于本发明的内置有加热器的阀1的第一实施方式如图1所示，具有：设有流体流入通路2a以及流体流出通路2b的阀体2；固定在阀体2上端部的壳体3；上下移动自如地插通于阀体2上部、上部处于壳体3内的阀杆4；悬吊支承于阀杆4下端部，伴随着阀杆4的上下移动对流体流入通路2a进行开闭的阀芯5；固定在阀杆4上端部的活塞6；使活塞6上下移动的活塞驱动机构7；将活塞6与壳体3之间密封的活塞密封机构8；将阀杆4与阀体2内通路2a、2b之间密封的阀杆密封机构9；对阀芯5附近进行加热的加热机构10。

壳体3包括：具有顶壁12并且向下开口的筒状的上侧壳体11；处于上侧壳体11与阀体2之间的筒状的下侧壳体13。

在阀杆4的整个面上实施了镍-磷系的无电解电镀，由此，确保阀杆4与壳体3之间、阀杆4与阀芯5之间、以及阀杆4与活塞6的结合部22等的滑动性。为确保滑动性，以往使用“NEVER-SEEZ”等的油脂，但若使用这样的油脂，虽然是高温用的油脂，也存在着其油分蒸发、对真空炉内造成污染的问题。通过对阀杆4的整个面实施无电解电镀，即使在450℃以上也能够确保滑动性，这样，避免使用成为真空炉内的污染原因的油脂。

活塞6由在上侧壳体11的上部内上下移动的大直径部17和与该大直径部17的下方相连、在上侧壳体11的下部内上下移动的小直径部18构成。与此相对应地，上侧壳体11中设有上侧的大直径活塞收容部14和经由台阶部15与该大直径活塞收容部14的下方相连的小直径活塞收容部16。

活塞大直径部17在下端具有凸缘部19，另外，在下面中央具有凹部20。活塞小直径部18在上端部具有凸缘部21，该凸缘部21嵌入并固定于活塞大直径部17的凹部20。在活塞小直径部18的下端部，形成有将阀杆4上端部嵌入的卡合凹部22，阀杆4通过将设在其上端部的卡合凸部23嵌入卡合凹部22内，从而被悬吊支承在活塞小直径部18上。

活塞驱动机构7具有：上侧压缩空气导入室24，其用于借助从外部导入的压缩空气使活塞6向下方移动；下侧压缩空气导入室25，其用于借助从外部导入的压缩空气使活塞6向上方移动。上侧压缩空气导入室24形成在活塞大直径部17以及凸缘部19的各上面与上侧壳体11的顶壁12之间。在上侧壳体11的顶壁12中央部，设有带接头26a的压缩空气导入口26。下侧压缩空气导入室25形成在活塞大直径部17的凸缘部19的下面与上侧壳体11的台阶部15上面之间。在上侧壳体11的大直径活塞收容部14周壁的下端部，设有带接头27a的压缩空气导入口27。以压缩空气能够从该压缩空气导入口27流入下侧压缩空气导入室25的方式，在活塞大直径部17的凸缘部19的外周面与上侧壳体11的周壁之间形成有作为压缩空气通路的间隙28。

活塞6向下方移动时，活塞大直径部17的凸缘部19抵接在上侧壳体11的台阶部15上，由此防止更进一步的下方移动；活塞6向上方移动时，活塞大直径部17的上面抵接在壳体顶壁12的下面上，由此防止更进一步的上方移动。

活塞密封机构8具有：将上侧压缩空气导入室24密封的金属制成的上侧波纹管29；将下侧压缩空气导入室25密封的金属制成的下侧波纹管30。上侧波纹管29由壳体顶壁12的外周缘部下面和活塞大直径部17的凸缘部19的上面夹持。下侧波纹管30由活塞小直径部18的凸缘部21的下面21a和固定在下侧壳体13的周壁上端部内周面上的上侧固定环(波纹管承托部)31的上面夹持。上侧波纹管29从上侧压缩空气导入室24受到向外的压力，并且，从下侧压缩空气导入室25受到向内的压力。下侧波纹管30仅从下侧压缩空气导入室25受到向内的压力。因此，可以使下侧波纹管30的直径比上侧波纹管29小，由此，能够谋求阀1的小型化。

阀杆密封机构9具有金属制成的阀芯侧波纹管33，该阀芯侧波纹管33由比阀杆4直径大的阀芯5的外周缘部和固定在下侧壳体13的周壁下端部内周面上的下侧固定环(波纹管承托部)32下面夹持。

各波纹管29、30、33焊接固定在固定环31、32以及对应的活塞6的部分上，在固定环31、32与壳体3之间等需要密封的部分设有金属衬垫34、35、36。

加热机构10具有：以将阀杆4的处于阀体2内的部分包围的方式配置、并与阀杆4一同上下移动的筒式加热器37；由筒式加热器37的导线以及TC(温度传感器)的导线等构成的加热器导线38；为将加热器导线38取出至外部而安装在设于下侧壳体13的周壁的贯通孔39周缘部上的接头40。

该接头40是在气体供给用的配管中为将管和管连接而使用的，具有：通过焊接而固定在贯通孔39周缘部上的带凸缘的第一套管41；以能够旋转的方式嵌在第一套管41上的盖形螺母42；夹设在设于第一套管41的左端部(轴向外侧端部)的凸缘与盖形螺母42之间的止推环43；经由衬垫44与第一套管41对接的带凸缘的第二套管45；嵌在第二套管45上并与盖形螺母42螺合的外螺纹部件46。加热器导线38插通于接头40内并被取出至外部。这样，利用将流体流过的管相互连接时所使用的接头40，处理加热机构的配线。

筒式加热器37的下端面抵接在阀芯5上。虽省略了详细的图示，筒式加热器37具备：将一端部封闭而将另一端部开口的金属制成的管；设在管的内部的镍铬线等电热线以及镁粉末等填充材料；与电热线连接的电极线，该筒式加热器37是高输出的加热器，能够进行高温加热。筒式加热器例如通过基于温度控制器的电压ON-OFF控制来进行温度控制。作为温度控制用的传感器，例如，使用白金薄膜温度传感器、护套式K型热电偶等。

设在压缩空气导入口26、27上的接头26a、27a，与在加热机构10中用于将加热器导线38取出至外部的接头40相同，在由图示的带凸缘的第一套筒47、50、盖形螺母48、51以及止推环49、52构成的一个接头构成部件上，经由衬垫(省略图示)对接由省略图示的带凸缘的第二套筒以及外螺纹部件构成的另一个接头构成部件，由此，在内置有加热器的阀1被配置在真空气氛气体(例如真空炉)中的情况下，能够防止微粒等逸出至真空气氛气体中。

根据本发明的内置有加热器的阀1，若从设置在上侧壳体11的顶壁12上的压缩空气导入口26将压缩空气导入上侧压缩空气导入室24内，则活塞6向下方移动，与之相伴，阀杆4也向下方移动。其结果为，如图所示，阀芯5将流体流入通路2a的向上的开口封闭。然后，将压缩空气向上侧压缩空气导入室24内的导入停止，使其能够排出；并且，若从设置在上侧壳体11的周壁上的压缩空气导入口27将压缩空气导入下侧压缩空气导入室25内，则活塞6向上方移动，与之相伴，阀杆4也向上方移动。其结果为，阀芯5从流体流入通路2a的向上的开口离开，从流体流入通路2a导入的流体从流体流出通路2b排出。

由于面积大的活塞大直径部17受到压缩空气的压力，所以，活塞6从上侧压缩空气导入室24向下受到的力相对较大，用于封闭流体流入通路2a的力较大。另外，由于下侧压缩空气导入室25的容积比上侧压缩空气导入室24的容积小，所以，在压缩空气被导入下侧压缩空气导入室25的情况下，很快产生向上的力，阀杆4的向上方的移动迅速。

根据上述第一实施方式的内置有加热器的阀1，加热器(筒式加热器)37安装在阀杆4上，因此，伴随着阀杆4的上下，加热器37移动。加热器37没有必须移动的必要，也可以固定。另外，活塞6以及活塞密封机构8也不限于上述的情况。将其一例表示在图2中。

基于本发明的内置有加热器的阀1的第二实施方式如图2所示，具有：设有流体流入通路2a以及流体流出通路2b的阀体2；固定在阀体2上端部的壳体3；上下移动自如地插通于阀体2上部、上部处于壳体3内的阀杆4；悬吊支承于阀杆4下端部、伴随着阀杆4的上下移动将流体流入通路2a开闭的阀芯5；固定在阀杆4上端部的活塞6；使活塞6上下移动的活塞驱动机构7；将活塞6与壳体3之间密封的活塞密封机构8；将阀杆4与阀体2内通路2a、2b之间密封的阀杆密封机构9；对阀芯5附近进行加热的加热机构10。

壳体3包括：具有顶壁12并且向下开口的筒状的上侧壳体11；处于上侧壳体11与阀体2之间的筒状的下侧壳体13。

在阀杆4的整个面上实施了镍-磷系的无电解电镀，由此，确保阀杆4与壳体3之间、阀杆4与阀芯5之间、以及阀杆4与活塞6的结合部22等的滑动性。因此，与第一实施方式同样，不使用油脂，能够确保450℃以上的滑动性。

活塞6由下端部与阀杆4的上端部结合并与阀杆4一同上下移动的轴部61和与轴部61一体且在与轴部61之间具有下侧波纹管65的配置空间的外筒部62构成。在活塞外筒部62与上侧壳体11之间，设有上侧波纹管64的配置空间。在活塞轴部61的上端部设有凸缘部61a，活塞轴部61的凸缘部61a的外周缘部和外筒部62的上端部以活塞轴部61的上端面、凸缘部61a的上面以及外筒部62的上端面共面的方式结合。在外筒部62的下端部设有凸缘部62a。在活塞轴部61的下端部，形成有将阀杆4上端部嵌入的卡合凹部22，阀杆4通过将设在其上端部的卡合凸部23嵌入卡合凹部22内，从而被悬吊支承在活塞小直径部18上。

活塞驱动机构7具有：上侧压缩空气导入室24，其用于借助从外部导入的压缩空气使活塞6向下方移动；下侧压缩空气导入室25，其用于借助从外部导入的压缩空气使活塞6向上方移动。上侧压缩空气导入室24形成在活塞6的上面与上侧壳体11的顶壁12之间。在上侧壳体11的顶壁12上，带接头26a的压缩空气导入口26在径向上延伸设置。下侧压缩空气导入室25形成在活塞外筒部62的凸缘部62a的下面与以与其相对的方式设在上侧壳体11的下端部的向内凸缘部63之间。在上侧壳体11的周壁上设有带接头27a的压缩空气导入口27。以压缩空气能够从该压缩空气导入口27流入下侧压缩空气导入室25的方式，在活塞外筒部62的凸缘部62a的外周面与上侧壳体11的周壁之间形成有作为压缩空气通路的间隙28。

对于设置在各压缩空气导入口26、27的各接头26a、27a，使用与第一实施方式结构相同的接头。

活塞6向下方移动时，活塞外筒部62的下端面抵接在上侧壳体11的向内凸缘部63上，由此防止更进一步的下方移动；活塞6向上方移动时，活塞轴部61的上端面抵接在壳体顶壁12下面上，由此防止更进一步的上方移动。

活塞密封机构8具有将上侧压缩空气导入室24密封的金属制成的上侧波纹管64和将下侧压缩空气导入室25密封的金属制成的下侧波纹管65。上侧波纹管64由活塞外筒部62的凸缘部62a的上面和以与其相对的方式设置的壳体顶壁12的下方突出部12a下面夹持。下侧波纹管65由活塞轴部61的凸缘部61a下面和以与其相对的方式设置在上侧壳体11的向内凸缘部63上的环状内方突出部(波纹管承托部)63a上面夹持。上侧波纹管64处于活塞外筒部62与上侧壳体11之间，从上侧压缩空气导入室24受到向外的压力，并且，从下侧压缩空气导入室25受到向内的压力。下侧波纹管65处于活塞轴部61与活塞外筒部62之间，仅从下侧压缩空气导入室25受到向内的压力。因此，可以使下侧波纹管65的直径比上侧波纹管64小，由此，能够谋求阀1的小型化。另外，在第一实施方式中，下侧波纹管30的上端面与上侧波纹管29的下端面相比位于下方，但在本实施方式中，仅是下侧波纹管65的下端面与上侧波纹管64的下端面相比稍微位于下方，就用于收容上侧波纹管64以及下侧波纹管65的上下方向尺寸而言，也能够谋求小型化。

加热机构10具有：以包围阀杆4下部的方式周向等间隔地配置的三根筒式加热器66；保持三根筒式加热器66、横跨下侧壳体13以及阀体2而固定的加热器保持环(加热器保持部件)67；由筒式加热器66的导线68a以及TC(温度传感器)的导线68b等构成的加热器导线68；为将加热器导线68取出至外部而安装在设于下侧壳体13的周壁上的贯通孔39周缘部的接头40。

加热器保持环67被制成由大直径部69以及与其下端相连、内径与大直径部69相同而外径小的小直径部70构成的带台阶状。通过设置在大直径部69的上下的中间部分的凸缘部69a被夹在下侧壳体13的下端部与阀体2的上端部之间，由此将加热器保持环67固定，在该加热器保持环67径向中心部分，设有对上下移动的阀杆4进行导向的阀杆插通孔67a。

三根筒式加热器66被串联连接，通过耐热温度500℃以上的绝缘珠的导线68a与外部电源连接。TC(温度传感器)在筒式加热器66附近设有两根，以两条导线68b与外部回路连接。

筒式加热器66的下端面位置以如下方式设定，即，使得当阀杆4移动至上方的开位置时，加热器66的下端面抵接在阀芯5上。

接头40与第一实施方式的接头结构相同，在下侧壳体13上设有：通过焊接而固定在贯通孔39周缘部的带凸缘的第一套管41；以能够旋转的方式嵌在第一套管41上的盖形螺母42；处于设在第一套管41的轴向外侧端部的凸缘与盖形螺母42之间的止推环43。而且，如图1所示，通过设置在外部侧且经由衬垫44与第1套管41对接的带凸缘的第二套管45、和嵌在第二套管45上并与盖形螺母42螺合的外螺纹部件46与外部侧连接。

阀杆密封机构9具有金属制成的阀芯侧波纹管33，该阀芯侧波纹管33由比阀杆4直径大的阀芯5的外周缘部和加热器保持环67的大直径部69的下端面夹持。

各波纹管33、64、65被焊接固定，在需要密封的部分设有金属衬垫34、35、36。

根据本发明的内置有加热器的阀1，若从设置在上侧壳体11的顶壁12上的压缩空气导入口26将压缩空气导入上侧压缩空气导入室24内，则活塞6向下方移动，与之相伴，阀杆4也向下方移动。其结果为，如图所示，阀芯5将流体流入通路2a的向上的开口封闭。然后，将压缩空气向上侧压缩空气导入室24内的导入停止，使其能够排出；并且，若从设置在上侧壳体11的周壁上的压缩空气导入口27将压缩空气导入下侧压缩空气导入室25内，则活塞6向上方移动，与之相伴，阀杆4也向上方移动。其结果为，阀芯5从流体流入通路2a的向上的开口离开，从流体流入通路2a导入的流体从流体流出通路2b排出。

由于面积大的活塞6的上面受到压缩空气的压力，所以，活塞6从上侧压缩空气导入室24向下受到的力相对较大，用于封闭流体流入通路2a的力较大。另外，由于下侧压缩空气导入室25的容积比上侧压缩空气导入室24的容积小，所以，在压缩空气被导入下侧压缩空气导入室25的情况下，很快产生向上的力，阀杆4的向上方的移动迅速。

这样，即使在不使筒式加热器66与阀杆4一同上下移动的类型中，也可以得到能够在超过200℃的高温条件下使用的阀。

图3表示与第一实施方式同样地使加热器(筒式加热器)随着阀杆4的上下而上下移动的实施方式(第三实施方式)。

如图3所示，该实施方式的内置有加热器的阀1具有：设有流体流入通路2a以及流体流出通路2b的阀体2；固定在阀体2上端部的壳体3；上下移动自如地插通于阀体2上部、上部处于壳体3内的阀杆4；悬吊支承于阀杆4下端部、伴随着阀杆4的上下移动开闭流体流入通路2a的阀芯5；固定在阀杆4上端部的活塞6；使活塞6上下移动的活塞驱动机构7；将活塞6与壳体3之间密封的活塞密封机构8；将阀杆4与阀体2内通路2a、2b之间密封的阀杆密封机构9；对阀芯5附近进行加热的加热机构10。

壳体3包括：具有顶壁12并且向下开口的筒状的上侧壳体11；处于上侧壳体11与阀体2之间的筒状的下侧壳体13。

在阀杆4的整个面上实施了镍-磷系的无电解电镀，由此，确保阀杆4与壳体3之间、阀杆4与阀芯5之间、以及阀杆4与活塞6的结合部等的滑动性。因此，与第一实施方式同样，不使用油脂，能够确保450℃以上的滑动性。

活塞6由在下侧壳体13的上部内上下移动的大直径筒部71和与该大直径筒部71的下方相连且在下侧壳体13的下部内上下移动的小直径筒部72构成。与此相对应地，在下侧壳体13上设有上侧的大直径活塞收容部73和经由台阶部74与该大直径活塞收容部73的下方相连的小直径活塞收容部75。

上侧壳体11其内径比活塞大直径筒部71的内径稍小，其结果为，上侧壳体11的下面11a成为与下侧壳体13的台阶部74相对的环状的台阶面。由此，在上侧壳体11的下面11a与下侧壳体13的台阶部74之间，形成活塞大直径筒部71以及波纹管77的配置用空间。

活塞驱动机构7具有：用于借助从外部导入的压缩空气使活塞6向下方移动的上侧压缩空气导入室24；用于借助从外部导入的压缩空气使活塞6向上方移动的下侧压缩空气导入室25。

活塞密封机构8具有：将上侧压缩空气导入室24密封的金属制成的第一、第二上侧波纹管76、77；将下侧压缩空气导入室25密封的金属制成的下侧波纹管78。

在活塞大直径筒部71的下端部，形成有用于承托第二上侧波纹管77的凸缘部71a。在活塞小直径筒部72的上端部，设有凸缘部72a，其外周缘部被固定在活塞大直径筒部71的下端部。活塞小直径筒部72的凸缘部72a作为波纹管承托部，以其上面承托第一上侧波纹管76的下端部，并且，以其下面承托下侧波纹管78的上端部。

对上侧压缩空气导入室24进行密封的第一以及第二上侧波纹管76、77中，直径相对小的第一上侧波纹管76配设在活塞大直径筒部71的内侧，直径相对大的第二上侧波纹管77配设在活塞大直径筒部71的外侧。作为第一上侧波纹管76，在与活塞大直径筒部71的上端相比上方的位置，该第一上侧波纹管76的上端部被固定在设于上侧壳体11的内周的固定环波纹管承托部79上，并且，该第一上侧波纹管76的下端部被固定在活塞小直径筒部72的凸缘部72a上面上，由此被夹持在上侧壳体11与活塞6之间。作为第二上侧波纹管77，在与活塞大直径筒部71的上端相比上方的位置，该第二上侧波纹管77的上端部被固定在兼作波纹管承托部的上侧壳体11的下面11a上，并且，该第二上侧波纹管77的下端部被固定在活塞大直径筒部71的凸缘部71a上，由此被夹持在上侧壳体11与活塞6之间。

这样，设置两个上侧波纹管76、77，并且，由活塞大直径筒部71的上端面、上侧壳体11、第一上侧波纹管76以及第二上侧波纹管77形成环状的上侧压缩空气导入室24。

下侧波纹管78配设在活塞小直径筒部72的外侧，该下侧波纹管78的上端部固定在活塞小直径筒部72的凸缘部72a下面上，并且，该下侧波纹管78的下端部固定在设于下侧壳体13的下端部附近的周壁的固定环波纹管承托部80上，由此，被夹持在下侧壳体13与活塞6之间。于是，由下侧壳体13的周壁、第二上侧波纹管77、活塞大直径筒部71的下端部以及下侧波纹管78形成下侧压缩空气导入室25。

在上侧壳体11的周壁上设有带接头26a的L字状的压缩空气导入口26。作为压缩空气导入口26，其设有接头26a的一端侧向径向外方开口，并且，其另一端开口在轴向上向下延伸，在与第二上侧波纹管77相比的径向内方，在上侧壳体11的下面开口。在下侧壳体13的大直径活塞收容部73周壁的下端部，设有带接头27a的压缩空气导入口27。以压缩空气能够从该压缩空气导入口27流入下侧压缩空气导入室25的方式，在活塞大直径筒部71的凸缘部71a的外周面与下侧壳体13的周壁之间形成有作为压缩空气通路的间隙28。

活塞6向下方移动时，活塞大直径筒部71的下端面抵接在下侧壳体13的台阶部74上面上，由此防止更进一步的向下方的移动；活塞6向上方移动时，活塞大直径筒部71的上端面抵接在上侧壳体11的下面11a上，由此防止更进一步的向上方的移动。

阀杆密封机构9具有金属制成的阀芯侧波纹管33，该阀芯侧波纹管33由比阀杆4直径大的阀芯5的外周缘部和固定在下侧壳体13 的周壁下端部内周面上的下侧固定环(波纹管承托部)32下面夹持。

阀杆4由在下端具有阀芯5的下部筒状体81和在下端部外周具有外螺纹部的上部筒状体82构成，所述外螺纹部与设于下部筒状体81的上端部内周的内螺纹部螺合，该阀杆4是上端开口的空心状。

加热机构10具有：配设在空心状的阀杆4内部并与阀杆4一同上下移动的筒式加热器83；由筒式加热器83的导线以及TC(温度传感器)的导线等构成的加热器导线84；为将加热器导线84取出至外部而安装在设于壳体顶壁12的贯通孔85周缘部上的接头40。

作为阀杆4的上部筒状体82，通过与下部筒状体81螺合，由此其前端抵接在筒式加热器83的上端上。另外，在阀杆4的上部筒状体82的上端部设有凸缘部82a，该凸缘部82a的下面抵接在设于活塞小直径筒部72的凸缘部72a的上面的台阶面72b上。通过使上部筒状体82与下部筒状体81螺合，活塞小直径筒部72被夹持在阀杆4的上部筒状体82的凸缘部82a下面与下部筒状体81的上端面之间，这样，不易引起偏芯，由下部筒状体81以及上部筒状体82构成的阀杆4和由活塞大直径筒部71以及活塞小直径筒部72构成的活塞6被一体化。

作为用于将加热器导线84取出至外部的接头40，虽然设置位置不同但与第一实施方式是相同结构，在壳体顶壁12上设有：通过焊接而固定在贯通孔39周缘部上的带凸缘的第一套管41；以能够旋转的方式嵌在第一套管41上的盖形螺母42；夹设在设于第一套管41的轴向外侧端部的凸缘与盖形螺母42之间的止推环43。而且，如图1所示，通过设置在外部侧且经由衬垫44与第1套管41对接的带凸缘的第二套管45、和嵌在第二套管45上并与盖形螺母42螺合的外螺纹部件46与外部侧连接。

这样，加热器导线84从筒式加热器83以及传感器向上方延伸，就这样被取出至上方，减少了阀杆4上下移动时对加热器导线84造成的负担。

各波纹管33、76、77、78被焊接固定，在需要密封的部分设有金属衬垫34、35、36。

根据本发明的内置有加热器的阀1，若从设置在上侧壳体11上的压缩空气导入口26将压缩空气导入上侧压缩空气导入室24内，则活塞6向下方移动，与之相伴，阀杆4也向下方移动。其结果为，如图所示，阀芯5将流体流入通路2a的向上的开口封闭。然后，停止压缩空气向上侧压缩空气导入室24内的导入，使其能够排出；并且，若从设置在上侧壳体11的周壁上的压缩空气导入口27将压缩空气导入下侧压缩空气导入室25内，则活塞6向上方移动，与之相伴，阀杆4也向上方移动。其结果为，阀芯5离开流体流入通路2a的向上的开口，从流体流入通路2a导入的流体从流体流出通路2b排出。

根据第三实施方式的内置有加热器的阀1，与第一实施方式同样，能够使筒式加热器83与阀杆4一同上下移动，关于在此情况下成为课题的加热器导线84的处理，将加热器导线84取出至上方，由此与第一实施方式相比，阀杆4上下移动时对加热器导线84造成的负担减少，更适合在超过200℃的高温条件下的使用。

(工业实用性)

根据本发明，由于克服了不能耐受超过200℃那样的高温这一以往的内置有加热器的阀的问题，因此，能够大幅扩大内置有加热器的阀的应用范围。

Claims (12)

1.一种内置有加热器的阀，具有：设有流体通路的阀体；设在阀体上部的壳体；使对流体通路进行开闭的阀芯上下移动的阀杆；以能够上下移动的方式配设在壳体内并被固定在阀杆上的活塞；使活塞上下移动的活塞驱动机构；对阀芯附近进行加热的加热机构；对活塞和壳体之间进行密封的密封机构，其特征在于，

活塞驱动机构具有用于使活塞向下方移动的上侧压缩空气导入室和用于使活塞向上方移动的下侧压缩空气导入室，密封机构具有将上侧压缩空气导入室密封的上侧波纹管和将下侧压缩空气导入室密封的下侧波纹管，上侧波纹管由设在活塞上的凸缘部的上面和壳体夹持，在活塞的凸缘部的外周面与壳体的周壁之间，设有作为压缩空气通路的间隙。

2.如权利要求1所述的内置有加热器的阀，其特征在于，活塞包括在下端部具有凸缘部的大直径部和与该大直径部的下方相连的小直径部，壳体上设有大直径活塞收容部以及与其相比直径小的小直径活塞收容部，上侧波纹管设置在壳体的顶壁与活塞大直径部的凸缘部之间，下侧波纹管与上侧波纹管相比直径小，该下侧波纹管设置在活塞小直径部上端部与小直径活塞收容部下端部之间。

3.如权利要求1所述的内置有加热器的阀，其特征在于，活塞包括在上端部具有凸缘部的轴部和上端部被固定在轴部的凸缘部上而在下端部具有凸缘部的外筒部，上侧波纹管设置在活塞外筒部的凸缘部和与其相对的壳体的顶部之间，下侧波纹管设置在活塞轴部的凸缘部与波纹管承托部之间，所述波纹管承托部以与活塞轴部的凸缘部相对的方式设在壳体上。

4.如权利要求1所述的内置有加热器的阀，其特征在于，活塞包括大直径筒部和与该大直径筒部下方相连的小直径筒部，在活塞大直径筒部的内侧，配设有第一上侧波纹管，该第一上侧波纹管的上端与活塞大直径筒部的上端相比处于上方，在活塞大直径筒部的外侧，配设有第二上侧波纹管，该第二上侧波纹管的上端与活塞大直径筒部的上端相比处于上方，对各波纹管的上端部进行支承的波纹管承托部设置在壳体的上部，由此，由活塞大直径筒部的上端面、壳体的上部、第一上侧波纹管、以及第二上侧波纹管形成上侧压缩空气导入室，在活塞小直径筒部的外侧配设有下侧波纹管，对其下端部进行支承的波纹管承托部设在壳体的周壁上，由此，由壳体的周壁、第二上侧波纹管、活塞大直径筒部的下端部、以及下侧波纹管形成下侧压缩空气导入室。

5.如权利要求4所述的内置有加热器的阀，其特征在于，阀杆为空心状，并且，在该阀杆的内部配置有加热机构的加热器以及传感器，加热机构的导线从阀杆的上端开口引出，并从壳体的顶壁取出。

6.如权利要求1所述的内置有加热器的阀，其特征在于，在壳体上设有供加热机构的导线插通的贯通孔，在该贯通孔的周缘部安装有用于将加热机构的导线取出至外部的接头，接头的结构与用于将配管连接到上侧压缩空气导入室以及下侧压缩空气导入室的接头相同。

7.如权利要求6所述的内置有加热器的阀，其特征在于，用于将加热机构的导线取出至外部的接头具有：固定在贯通孔周缘部上的第一套管；以能够旋转的方式嵌在第一套管上的盖形螺母；经由衬垫与第一套管对接的第二套管；嵌在第二套管上并与盖形螺母螺合的外螺纹部件。

8.如权利要求1所述的内置有加热器的阀，其特征在于，对执行器的滑动部实施特殊涂层。

9.如权利要求8所述的内置有加热器的阀，其特征在于，特殊涂层是基于无电解电镀处理的涂层。

10.如权利要求9所述的内置有加热器的阀，其特征在于，无电解电镀层由镍-磷系、钴-磷系、镍-磷-钨系、镍-硼系、以及镍-硼-钨系的任一种构成。

11.如权利要求1所述的内置有加热器的阀，其特征在于，加热机构具有加热器，该加热器安装在阀杆上且能够与阀杆一同移动，加热器的下端面抵接在阀芯上。

12.如权利要求1所述的内置有加热器的阀，其特征在于，加热机构具有加热器，该加热器安装在固定于壳体上的加热器保持部件上，且不会随着阀杆的移动而移动，在阀杆移动至上方的开位置时，加热器的下端面抵接在阀芯上。

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