CN111720621B - 真空波纹管热阀 - Google Patents
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Abstract
本申请的课题在于提供一种真空波纹管热阀，其为简洁且紧凑的构成，且对于加热手段的高温化、高电压化，不会损失耐久性、驱动性，而且还实现高精度的阀的调温。在具有流入口和流出口的阀箱内以升降移动自如的方式设有杆，在该杆的下端设置的阀体和杆的外周侧以伸缩自如的方式设置波纹管，在该波纹管的内周和杆的外周之间配置圆筒状的陶瓷加热器，并且在阀体的附近位置配置控制用热电偶的测温部。
Description
技术领域
本发明涉及真空波纹管热阀，特别涉及在高温、高电压(例如200V规格、耐电压1500V)下耐久性、驱动性和耐电压等电气安全性也优秀的真空波纹管热阀。
背景技术
一直以来，在半导体制造装置(成膜装置、蚀刻装置等)的真空排气系统等中，在腔内的用于化学工艺的高温反应气体、沸点低的高温流体等的情况下，如果不进行适当地保持为高温状态的排气，那么随着流体温度的降低，副产品在流路内析出、附着，特别是在设置在流路配管中途的开闭、调压用的阀中，阀体的驱动、就位等正常的功能有受到损伤的风险，因而在此种设于流路中途的阀中，使用通过设置适当的加热、调温手段来将阀整体维持为适当的高温状态的所谓热阀。另外，驱动阀体的杆被用波纹管与流路密封划分的所谓波纹管类型多用在此种热阀中。
一直以来，作为此种真空波纹管热阀，提出了专利文献1～3。专利文献1是CVD装置的真空排气阀，在波纹管内，为了加热阀体，与杆同心状地布置螺旋状的套管加热器，并且在该套管加热器的内侧也布线用于测定阀体温度的螺旋状的套管热电偶，加热器和热电偶的各电线设置为双重螺旋状，通过能够跟随阀体的升降移动的该螺旋状套管加热器，至少分别加热杆、阀体、波纹管。
在专利文献2中，示出了在由硅橡胶构成的绝缘材料的内侧均一地埋设加热线而构成的面状加热器，该面状加热器呈具有可挠性的片状，以缠绕筒状的加热器套筒的外周的方式安装以覆盖加热器套筒，在该加热器套筒的内部以能够升降移动的方式同心状地贯穿插入有杆。另外，加热器套筒的凸缘部通过螺纹固定于主体上部的隔热材料，面状加热器不可动地固定在波纹管内部，并且能够加热杆、波纹管。而且，在面状加热器的大致中央位置，设有覆盖热电偶，该覆盖热电偶具有用于检测温度的测温接点部。此外，作为面状加热器的其它例子，也提及了在由玻璃棉形成的绝缘材料中埋设加热线的加热器。
在专利文献3中，作为用于将加热器在不可动状态下固定到波纹管内部的部件，示出了铝制部件，该铝制部件包括固定于主体侧的凸边部、在内部同心状地以能够升降移动的方式贯穿插入有杆的筒状部，电阻发热式的棒状加热器朝轴心方向插入该部件，以能够将该部件作为传热体来对阀进行加热的方式构成。另外，在阀体也设有加热器和温度传感器，用于使这些加热器和温度传感器与阀外部的电源导通的电线作为一次导线束、同心状地贯穿插入中空状地形成的杆内部，被导出到在杆上部设置的活塞上表面侧，并且在该活塞上表面侧，作为螺旋状的二次导线束以能够跟随杆的升降移动的方式布线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第2995450号公报；
专利文献2：日本特许第4401514号公报；
专利文献3：日本特许第3778866号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1中，至少关于套管加热器用的螺旋状电线，例如在应对180度以上(使用温度范围：20度～300度)等、比以往高的加热温度的情况下，为了提高发热输出，无法避免电线直径的粗线化，但如果以跟随阀体在波纹管内的升降移动的方式设置的电线粗线化，那么会失去电线的良好的可挠性，故难以螺旋状地缠绕，存在给组装、分解、维护等阀的处理带来不良影响的风险。另外，由于粗线化，用于使电线随着阀体的升降而收缩的阻力也增加，并且波纹管内的电线的总重量也增大，因而也存在对阀体的驱动性造成不良影响的风险。因此，在该文献中，无法充分应对加热器用的电线的粗线化。
专利文献2由于使用硅橡胶加热器、玻璃棉加热器，故加热器的耐热温度低。因此，在与上述同样地例如180度(在阀的使用温度始终达到300度以上的温度区域的情况下)等、比以往高的温度区域中，存在无法发挥充分的耐久性和稳定的使用性的风险。另外，由于用于对阀内部测温的热电偶在阀体自身未设置，而是设置在稍微离开的位置，故阀体部位的测温精度不高。由于在热阀中，副产品的析出、附着最成问题的是直接影响阀的密封性的阀体和阀座的部位，通过高精度地进行此种阀体附近的温度检测和调温，能够适当地维持热阀的正常功能，在高温区域中尤其重要。因此，在该文献的阀中，特别是在高温区域中，存在无法以充分的精度进行阀内的温度调整的风险。
在专利文献3中，由于仅是使用一般的电阻加热器，故在高温区域中发挥不了充分的耐热性。另外，从该文献的附图可知，有着阀构造极度复杂化的问题。即，虽然在阀体设有加热器和温度传感器，但作为用于使这些电线束与阀外部导通的构成，根据该文献，至少中空状的杆、安装于活塞的端子台、具有在促动器内部伸缩的螺线部的二次电线束、将该电线束导出到促动器外部的连接器等是不可缺少的。为了构成此种构成，必须使阀和促动器的构造相当复杂化，因而对生产成本、维护的功夫等阀的使用造成不良影响。特别是中空状的杆，不仅生产成本高，维护性差，在多数情况下，机械性强度也存在问题。因此，在该文献的阀中，不仅至少无法应对高温化，还存在阀的复杂化、耐久性的问题。
本发明是为了解决上述的问题点而开发的，其目的在于提供一种真空波纹管热阀，其为简洁且紧凑的构成，且对于加热手段的高温化、高电压化，不会损失耐久性、驱动性，而且也实现高精度的阀的调温。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，方案1所涉及的发明是一种真空波纹管热阀，其在具有流入口和流出口的阀箱内以升降移动自如的方式设有杆，在该杆的下端设置的阀体和杆的外周侧以伸缩自如的方式设置波纹管，在该波纹管的内周和杆的外周之间配置圆筒状的陶瓷加热器，并且在阀体的附近位置配置控制用热电偶的测温部。
方案2所涉及的发明是一种真空波纹管热阀，其中，陶瓷加热器是将板状的陶瓷加热材料安装在具有凸缘部的热传导率高的金属制的管状部件的侧面而构成的。
方案3所涉及的发明是一种真空波纹管热阀，其中，陶瓷加热材料是以能够用一对电极对陶瓷制且大致扁立方体状的发热体进行施加的方式构成的。
方案4所涉及的发明是一种真空波纹管热阀，其中，管状部件由铝形成，在该管状部件的一侧面形成有平面安装部，经由安装部件将陶瓷加热材料安装于该平面安装部。
方案5所涉及的发明是一种真空波纹管热阀，其中，测温部固定在阀体的背面部，将与该测温部连接的套管热电偶螺旋状地配置在陶瓷加热器的外周和波纹管的内周之间。
发明效果
根据方案1所涉及的发明，由于使用陶瓷加热器，故即使与以往的硅橡胶制的加热器、玻璃棉制的罩式加热器等相比较，发热温度也极高，并且也能够发挥高耐热性，因而能够大幅地提高加热使用温度。另外，由于将该陶瓷加热器配置并固定在阀箱内，故在与将加热器设置于阀体的情况相比较的情况下，能够简化阀体的构造，并且能够在阀体重量不增大的情况下确保良好的驱动性。而且，由于不需要使加热器用电线跟随阀体驱动，故即使电线因高输出化而粗线化，在将其缠绕为线圈状或使其伸缩时也不会产生问题，并且电线的破损、漏电等电气安全性也优秀。
另外，由于将控制用热电偶的测温部配置在阀体的附近位置，故能够提高对阀的密封性能的检测极为重要的阀体附近、以及阀座附近的测温精度，因此，能够根据实施进行高精度的阀的管理、控制。
而且，波纹管阀将杆作为轴心位置将波纹管、阀体对称地设置，针对此，在波纹管的内周和杆的外周之间作为加热源配置圆筒状的陶瓷加热器，因而也能够使来自该加热源的热移动大致对称地以加热器为中心扩散，因此，在杆、波纹管等的加热温度中不会产生大的偏倚，能够可靠地防止副产品的产生，并且加热效率也是良好的。
根据方案2所涉及的发明，由于陶瓷加热器是将板状的陶瓷加热材料安装在具有凸缘部的热传导率高的金属制的管状部件的侧面而构成的，故仅通过将加热材料安装于加热器的一部分并使其加热，就能够配合与必要温度相比充分高的陶瓷加热材料的发热量，容易且大致均一地加热管状部件整体。
根据方案3所涉及的发明，由于是以能够用一对电极对大致扁立方体状的发热体进行施加的方式构成的，故能够实现作为陶瓷加热器最简洁的构成。
根据方案4所涉及的发明，由于用铝形成管状部件，将陶瓷加热材料安装于在管状部件的一侧面形成的平面安装部，故能够使来自加热材料的发热在不浪费的情况下高效地传递至管状部件。另外，由于仅是经由安装部件使加热器材料紧贴于平面安装部，故能够确保较高的热传导效率，并且极为简洁地构成热源。
根据方案5所涉及的发明，由于将套管热电偶(套管部)螺旋状地配置在陶瓷加热器的外周和波纹管的内周之间，故将使得从阀的外部到阀体导通的热电偶的套管部紧凑并且在不妨碍阀的驱动性、使用性的状态下容纳在波纹管内，并且由于热电偶的导线与因高温化导致的粗线化无关，故不会产生将粗线化的电线缠绕成线圈状或者使其伸缩时的问题。
另外，由于使用套管热电偶，故响应良好，机械强度、可挠性也优秀，并且测温范围也能够大范围地设定，特别是由于套管热电偶的测温部固定于阀体的背面部，故能够进行高精度的阀体部位的测温。
附图说明
图1是在本例的阀中，示出阀本体的纵截面的部分截面图，左侧示出全开状态，右侧示出全闭状态。
图2是从发热体侧看本例的陶瓷加热器的正视图。
图3是图2的侧视图。
图4是图2、3的A-A线截面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式(本例)。图1示出本例的阀的阀本体1的纵截面、以及经由阀帽5搭载在其上部的促动器6，该图的单点划线左侧示出阀体2处于全开位置的全开状态，该图的单点划线右侧示出阀体2的密封部件4就位于阀座3的全闭状态。
阀箱9由金属制部件一体地形成，或者将多个金属制部件彼此焊接而构成，具有流入口7和流出口8。本例的阀，例如用于对从半导体制造装置的真空腔流出的含有工艺气体的真空排气进行开闭，或者进行压力控制。在阀箱9的内部设有阀室10，流入口7从与杆11的升降移动方向交叉的方向朝阀室10内开口，流出口8从与流入口7交叉的方向在阀室10内的底部开口，在该流出口8的外周，形成有供后述的密封部件4就位的阀座3。此外，流入口7和流出口8还可以在流出流入相互替换的情况下使用。
阀座3是与阀箱9一体地形成的环状的金属平坦面，除了此种构成之外，虽未图示，还可以在就位位置设置与阀箱9分体的环状阀座部件，或者将后述的设于阀体2的密封部件4设于阀座侧(阀箱侧)，另外，阀座3的密封面除了平坦形状以外还可以形成为凸状面、曲面状，作为阀座的构成，不特别限制，能够根据实施适当地构成。
阀帽5在图1中是在上下端部具有凸缘状的部位的大致筒形状，由金属制部件一体地形成。阀帽5的下端部在使隔热材料14介于它与阀箱9上部之间的基础上，通过带六角孔的螺栓13而被夹紧固定于阀箱9上部。在阀帽5的内部，设有弹簧25，弹簧25回弹后述的固定于杆11的活塞12。
虽然弹簧25在本例中设为使大径和小径的SWPB卷簧在活塞12的上表面侧设置两重并对活塞12朝下侧施力2的常闭类型，但除了此种构成之外，还可以设为朝活塞12的下侧设置的常开类型，另外，还能够设置除了卷簧以外的其它回弹部件，或者省略基于弹簧的回弹构造等等，根据实施来适当地选择阀帽5的构成。
隔热材料14在本例中是将既定的有机无机材料复合而制作的隔热原材料，作为该隔热材料14的特性，优选地，除了优秀的耐药性和较高的隔热效果之外，还具有耐弯曲、压缩的高强度特性。隔热材料14的截面为大致矩形状且设置为大致圈形状，将阀帽5下端部和阀箱9上部之间隔热，并且管凸缘15嵌合在隔热材料14的内径侧。
管凸缘15是金属制且一体地形成的内部为中空的大致筒状部件，在图1中，在下部侧，具有底板部15a，该底板部15a在中央位置具有能够供杆11贯穿插入的孔部，虽未图示，但管凸缘15通过使螺栓从该底板部15a朝阀帽5下端部贯穿插入，来固定于阀本体1内部。作为该管凸缘15的作用，具有作为将后述的管状部件34稳定并且牢固地保持在波纹管31内部的支撑部件的作用、作为确保将套管部16、加热电线17从波纹管31内部适当地导出到阀本体1外部的空间的间隔件等的作用，介于阀箱9上部和阀帽5下部之间。
而且，在本例中，使由与隔热材料14相同的原材料形成的其它隔热部件43介于阀帽5上端部和促动器6的下表面外周之间。该隔热部件43形成为较薄的圈状，被从上下夹压，与隔热材料14一起，对从阀本体1侧去往促动器6侧的热传导进行双重隔热。
促动器6在图1中通过螺栓固定于阀帽5的上端部，搭载于阀本体1。虽然本例的促动器6是经由一次触摸式的接头44，使空气在未图示的促动器内的空气室内和外部的空气源之间供应和排气，从而使活塞升降移动的空气操作类型，但作为促动器6，还可以是此种空气驱动之外的驱动方式，能够根据实施来适当地选择。在本例中，如后所述，促动器6用于使杆11上升驱动。而且，还可以不设置促动器，以能够通过手动来驱动杆11的方式构成。
杆11是金属制且一体形成的细长大致圆柱形状，在图1中，阀体2通过带六角孔的螺栓18固接在下端部，另一方面，上端部在促动器6内部通过未图示的由基于空气驱动的活塞构成的驱动机构以升降自如的方式连结。杆11的上部游动嵌合状地贯穿插入从在促动器6底部设置的底座19下垂设置的筒部19a内。在该筒部19a，止动件20朝内径侧突出设置，在与该止动件20的位置对应的杆11的上部外周位置，以与杆11的升降移动方向和行程适合的方式形成有引导槽11a。通过这些止动件20和引导槽11a的卡合，在后述的杆11升降移动时，杆11的转动被卡止。
在杆11外周的引导槽11a下端位置，以沿周向方向绕一周的方式形成有卡合槽11b，活塞12的内径部位嵌接于该卡合槽11b，活塞12能够与杆11一体地升降移动。根据该构成，如果弹簧25的回弹力从上表面侧作用，下降力作用于活塞12，那么下降力也作用于杆11，杆11能够下降。另外，在阀帽5下端面的大致中央位置设置的插通孔的内周是能够供杆11的中途部分贯穿插入并升降移动的部位，在该部位设有适当的轴承21，能够引导杆11的升降移动。在本例的杆11中，从卡合槽11b的位置开始朝下侧阀行程的量的长度被该轴承21引导。
阀体2具有套管热电偶、以及有底且大致筒状的筒体23。在图1中，筒体23的上端部环状开口地形成，波纹管31的下端部沿该上端部同心状地通过焊接而接合。在筒体23的下端面，安装面23a大致圆形状地凹入设置，圈状的密封部件4(树脂制O形圈)通过固定部件24(碟形垫圈)安装于该安装面23a，固定部件24通过螺栓26(埋头螺钉)与筒体23同心状地固定于在安装面23a大致中央突出设置的螺栓孔。此外，在图1中，在固定部件24的外径部和安装面23a的内径部之间形成有安装密封部件4的空间，该空间以截面大致倒梯形状(燕尾槽状)的方式设置。
套管热电偶在阀内设有测温部22(测温接点位置)和套管部16，测温部22固定设置于阀体2的背面部。本例的测温部22利用碟状的金属件29固定于筒体23的内底部。在图1中，在将该测温部22和金属件29安装于杆11下端面时，在与杆11下端面之间夹着盘簧28的状态下，将在中央位置设有螺栓孔和突设部的大致圆盘状的底座部件27(加热器底座)插入杆11下端面的螺栓孔，并将测温部22和金属件29重叠，将带六角孔的螺栓18紧固安装于底座部件27，测温部22和金属件29夹紧固定在杆11下端面和底座部件27之间。底座部件27的下表面侧固接于形成为大致圆形的筒体23底面的固接部23b。根据该构造，随着杆11的升降移动，一体地，底座部件27和筒部23也能够升降移动，进行后述的阀体2的开闭动作。此外，套管热电偶的测温部不限于上述的位置，能够适当配置于阀体附近位置。
套管热电偶的套管部16将连接于测温部22的两根导线扎成一根螺旋状的电线束，在波纹管31内的空间中绕杆11的外周同心状地布线，以能够随着后述的杆11的升降移动而伸缩的方式设置。该螺旋状的布线的螺旋的圈数、直径、电线束的构造等能够根据实施来适当地选择，但为了使得在波纹管31内伸缩时不碰到其它部件，优选地，至少确保比后述的波纹管31的内径小的直径且比管状部件34的筒状部34a的外径大的直径，另外，由于沿为发热源的筒状部34a的近外周布线，故优选地，选择即使暴露在长期的高温中经历多次伸缩，也能够适当地维持线圈形状的套管原材料、圈数。
在波纹管31内，螺旋状的套管部16的上端如图1所示，在阀箱9上表面侧经由通过管凸缘15确保的空间导出到阀外部。在管凸缘15，为了以套管部16不因波纹管31内的伸缩等而散乱的方式固定，并且将套管部16稳定地引导到阀外部，设有线缆保持件45以固定套管部16的中途部分。
波纹管31是大致筒状且沿轴心方向伸缩自如的金属制密封部件，在图1中，在上下端部具有波纹管凸缘部位。波纹管31的下端部接合于筒体23的上端部，上端部的凸缘部位固定于阀室10的上部。该上端部的凸缘部位通过螺栓13的紧固而被夹紧固定在隔热材料14以及管凸缘15的下端部与阀箱9上表面侧之间，而且，在该凸缘部位以及阀箱9上表面侧之间，作为密封部件夹紧固定有O形圈32。在阀室10内，波纹管31的内部覆盖杆11下部外周，以从与流体接触的外部进行密闭密封。
接下来，说明本例的陶瓷加热器33。图2是从设有发热体37的一侧看陶瓷加热器33的侧视图，图3是在图2中从左侧看的侧视图，图4示出图2、3中的A-A线的截面图。
如图1～4所示，陶瓷加热器33具有由大致圆筒状的筒状部34a以及在该筒状部34a的一端设置的凸缘部34b构成的管状部件34、和图2～4所示的陶瓷加热材料35。管状部件34由热传导率高的金属一体地形成，作为金属，例如从铝(A1060、A1070、A6063等)、铜合金(无氧铜(C1020等)、铍铜(C1720等)、C3604)、或者SUS等中根据实施适当地选择，在本例中采用铝制。此外，管状部件34可以由单一部件一体形成，但也可以由多个不同部件通过焊接等接合，只要能够确保必要的功能(尺寸、形状、热传导率等)，则能够无特别限制地构成。
如图1所示，管状部件34全部配置在被相对于流体密闭密封的波纹管31的内侧，相对于阀箱9不可动地固定。在本例中，如上所述，通过利用螺栓将凸缘部34b固接在底板部15a，即使阀体2升降移动，也不会受其动作影响，在相对于阀箱9牢固地定位的状态下得到固定。另外，将筒状部34a的内径设置得比杆11的外径稍大，使截面大致圆形状的杆11游动嵌合状且同心状地贯穿插入截面大致圆形状的筒状部34a内径侧，使杆11能够升降移动。
在图2～4中，陶瓷加热材料35是将陶瓷制且大致扁平立方体状的发热体37以能够用未图示的一对电极施加电压的方式构成的。该发热体37是通过通电而发热的电阻发热体，由能够使用最高使用温度为300度以上的高温的非金属系原材料形成。作为该原材料，从加热特性等方面来看，例如优选为氮化铝(AIN)，此外也可以使用由碳化硅、氮化硅、以及氧化锆、矾土、石墨等形成的发热体。如该图所示，本例的两根加热电线17通过用聚酰亚胺管覆盖镍线来设置，连接于管状部件34内部的未图示的电极，能够通过对该电极施加电压以在发热体37内产生电阻来使发热体37加热。
在图2～4中，在管状部件34的外周面，朝向与轴心方向大致平行的方向(在图3中为纸面垂直方向，在图4中为左右方向)，与外周面的一部分连续地形成表面为大致平面状的平面安装部38。如将筒状部34a截面示出的图4所示，在平面安装部38的一部分，沿轴心方向，将阶梯部38a设在对称位置。
如图2～4所示，通过用配置在对称位置的六根螺钉39(埋头螺钉)将用铝一体形成的截面大致コ字形状的安装板36(安装部件)固定在该平面安装部38，使发热体37的一侧面37a的大致整个面紧贴于管状部件34的表面(平面安装部38)。如图4所示，安装板36侧面的两面宽度适合于发热体37的宽度和阶梯部38a之间的宽度，安装板36的截面形状设置为与发热体37的截面形状大致相同的形状，因而如果在与平面安装部38之间夹住发热体37并紧固螺钉39，那么在安装板36和平面安装部38之间，能够几乎没有间隙地夹紧发热体37，并且使一侧面37a的几乎整个面大致均一地压接于平面安装部38。该安装板36也与管状部件34同样地由热传导率高的金属一体地形成。
虽未图示，在管状部件34的表面形成的平面安装部38的位置、形状除了管状部件34的形状、原材料之外，能够根据发热体37的形状、原材料、或者阀的使用条件等适当地选择。例如，在图4中，由于筒状部34a的截面是具有厚度的圆形状，故通过调整到以将表面的一部分切缺的方式形成的平面安装部38的深度，能够调整平面安装部38的面积、形状。另外，平面安装部38也可以不仅是一处，而是在对称位置形成多处，通过使多个陶瓷加热材料紧贴来构成陶瓷加热器。
另外，虽未图示，但还可以使发热体37的形状为大致立方体状以外的形状，并且使管状部件34也以紧贴于平面安装部38的方式以外的方式紧贴。例如，也可以不在筒状部的表面设置平面安装部，使整个面为连续的大致圆柱状，较薄地形成厚度，另一方面，将发热体构成为与该表面的形状适合的曲面状，并使该发热体以能够加热的方式紧贴于表面。不管怎样，优选地，尽可能大地设置发热体和管状部件之间的接触面积，以确保高的热传导率。
而且，虽然本例的管状部件34如上所述地在一部分设置发热体37(陶瓷加热材料35)而构成，但可以将管状部件整体作为发热体构成。例如，也可以以能够对与图2～4所示那样的具有凸缘部34b和筒状部34a的管状部件34同样地设置的陶瓷制的发热体施加电阻的方式设置，以将其用作陶瓷加热器。此外，在此种将全部由陶瓷制构成的管状部件不可动地固定在阀箱内的情况下，如上所述，如果使螺栓直接贯穿插入凸缘部并紧固，那么由于陶瓷的强度弱，故存在破损的风险。因此，还可以例如在螺栓中使用垫片、垫圈，或者在陶瓷制的凸缘部中埋设嵌入螺母，或者仅将凸缘部设置为金属制等等，进行适当的加强。
在阀箱9的外部，设有外部加热部件40、用于检测阀外部(阀箱9外周面附近)的温度的外部热电偶的测温部41、以及恒温器42等。作为外部加热部件40，例如除了橡胶加热器之外，能够使用PTC加热器等各种陶瓷加热器、或者能够衬套状地覆盖的罩式加热器等，根据使用没有特别限制地使用各种形态的加热器。
本例的外部加热部件40如图1所示，与作为安装面的阀本体1(阀箱9、流入口7、流入口8)的外表面形状对应地形成为各种形状的具有可挠性的面状或线状的多个橡胶加热器，尽可能地提高加热器对阀本体1的外表面的表面区域的覆盖面积率。如此，通过在与阀本体1的外形对应地使加热器形状适当地分割、变形的基础上，尽可能均一地进行覆盖，难以产生因内外加热材料造成的去往阀本体1的热移动的不均，能够有效地防止副产物的产生。特别地，由于阀箱9底部的阀座3附近的加热和温度管理重要，故在成为阀座3附近外表面的阀箱9的底部侧外表面附近，较细地分割并安装外部加热部件40以提高覆盖率，并且设置外部热电偶的测温部41以实现高精度的温度管理。
接下来，说明本例的阀的从全闭到全开的动作。图1的单点划线右侧示出阀的全闭状态。该全闭状态是促动器6内的未图示的空气室内未被加压空气压力，因此，上升力未作用于杆11的状态，阀帽5内的活塞12受到弹簧25的回弹力而下降至下死点，由于该弹簧25的回弹力和阀体2等的重量，阀体2的密封部件4被压接于阀座3，流出口8被关闭。在该状态下，蛇腹状的波纹管31、螺旋状的套管部16为伸出最多的状态。
如果在该全闭状态下，从未图示的阀外的空气供给源经由接头44对促动器6内的空气室内供给压缩空气，那么促动器6的活塞上升，随着该上升，超过用活塞12受到的弹簧25的回弹力，杆11开始上升。随着该上升，固接在杆11下端部的底座部件27和筒体23一体地上升，从而阀体2也开始上升，由此，密封部件4从阀座离开。
随着该阀体2的上升，波纹管也收缩，套管部16也能够在保持螺旋状的状态下收缩。由于活塞12上升，故压缩弹簧25。另外，随着该杆11的上升，杆11的中途部位通过轴承21，相对于管状部件34、阀体2、波纹管31，几乎丝毫没有轴偏移，能够高精度地调芯并顺畅地滑动。而且，如前所述，管状部件34的筒状部34a、凸缘部34b的内周面和杆11的外周面之间为游动嵌合状，确保未图示的适当间隙。因此，即使在该间隙极小的情况下，也不会产生伴随杆11的升降移动的杆11外周面和管状部件34的抵接、摩擦。
在杆11上部，由于与杆11的升降移动无关，止动件20始终与引导槽11a卡合，故即使某些转动力作用于杆11，也能够防止杆11的旋转。在本例中，由于将设于促动器6内部的未图示的卡止部作为活塞12的上死点，故在杆11上升时，活塞12卡止于卡止部，为阀的全开状态。如此，本例的阀从全闭状态动作至全开状态。全开到全闭为与其相反的动作，如果减小促动器6内的压缩空气的压力，那么由于弹簧25的回弹力和自重的作用，杆11(阀体2)下降。
接着，说明本例的基于陶瓷加热器33(内部加热部件)和外部加热部件40的阀的加热作用。此外，热移动的意思是指热移动的现象，与热移动的形态对应地，意指传热介质为固体或没有流动的流体的热传导、通过电磁波来传热的辐射、或传热介质为具有流动的流体的对流中的某些。
陶瓷加热器33从未图示的外部电源通过加热器电线17对发热体37(管状部件34)供给电流而产生电阻热，从发热体37的表面，朝与该表面抵接的部件产生热传导。如图4所示，发热体37的一侧面37a整面且大致均一地朝平面安装部38紧贴，并且对与管状部件34同样地用热传导率高的原材料(铝)设置的安装板36，除了两端面以外，也几乎整个侧面紧贴于安装板36。因此，能够将可能从发热体37表面产生的热传导高效地传递至管状部件34。
在本例中，由于管状部件34用铝制一体形成，故如图2～4所示，即使发热体37仅在管状部件34的一侧设置仅一个，也能够迅速并且均一地使筒状部34a和凸缘部34b(管状部件34整体)的温度上升。实际上，证实了，针对真空波纹管热阀的众多使用条件，能够以足够的温度和迅速性、均一性进行加热。管状部件34的加热的迅速性、均一性等必要加热特性如上所述，能够通过适当地选择其原材料、形状等构成来应对。
管状部件34的筒状部34a在杆11和外周和波纹管31的内周侧之间分别确保了空隙的状态下下垂设置，因而变为加热状态的管状部件34、发热体37、安装板36通过辐射从各自外表面产生热移动。另外，由于凸缘部34b的一侧面固定，故对管凸缘15等抵接的部件产生热传导。通过此种热移动，能够经由热移动对接近管状部件34的部件加热。
管状部件34大致轴对称地构成，另一方面，阀本体1的至少杆11、波纹管31也大致轴对称地构成，管状部件34与杆11、波纹管31大致同心地设置。因此，从上述的管状部件34到杆11、波纹管31、或阀本体1的上部(管凸缘15等)产生的热移动也能够大致均一(大致同心状)地产生。特别地，能够提高杆11和波纹管31的加热的均一性，能够使得从与管状部件34最接近的杆11的下部和波纹管31的上部直接朝阀体2大致均一且迅速地产生热传导。
另一方面，在阀座3附近，设有外部加热部件40，外部加热部件40能够从阀本体1的外部侧经由热传导加热。因此，能够从内外以充分的热量始终大致均一地加热阀本体1。特别是，即使在通过闭阀，阀体2下降，阀体2从管状部件34(陶瓷加热器)离开的状态下，也能够配合基于外部加热部件40的加热，维持充分的阀体2的加热状态。如果在阀体2从固定侧的管状部件34离开的情况下提高发热体37的输出，以补充加热，那么也存在陶瓷加热器33过度热失控的风险，但在本发明的阀中，由于能够通过如上所述地设在阀内外的加热单元来高效且均一地加热，故能量效率高，使用性、成本性也良好。
而且，由于在阀体2的底部具备内部测温部22，在阀本体1外部的底部也具备外部测温部41，故能够始终高精度地对阀体2的密封部件4和阀座3测温，因此，虽然随着杆11(阀体2)的升降移动，管状部件34和阀体2的距离、波纹管31的被加热区域也变化，但至少，关于最为重要的密封部件4和阀座3附近，能够始终高精度地控制为接近所需的设定温度的加热状态。
在使用本例的阀时，能够使陶瓷加热器33和外部加热部件40适当地电加热，并且基于阀体2的用内部测温部22和外部测温部41测量的温度，适当地控制阀内外的温度。在阀内部，能够通过使得从连通于未图示的电源的加热器电线17朝陶瓷加热器33通电来加热。另外，通过基于来自内部测温部22的信号通过未图示的温度控制器控制电源，能够高精度地控制管状部件34的加热温度。在阀外部，也同样，能够通过朝外部加热部件40的通电、以及基于来自外部测温部41的信号的电源控制，适当地控制外部加热部件40的加热温度。
特别地，由于阀体2内部的热电偶和阀箱9外部的热电偶隔着筒体23底部、阀箱9底部的阀座3相互接近，故能够高精度地测量对阀的密封性而言重要的密封部件4附近的区域、以及阀座3附近的区域的各温度。因此，能够进行这些区域的高精度温度管理，特别能够有效地防止密封部件4和阀座3之间产生副产品，因此，能够长期良好地保持阀的密封性。另外，由于通过热电偶进行测温，故能够在大范围的温度下发挥高的控制性，因而能够通过调整加热温度区域来用于各种真空排气。而且，通过在阀箱9外部设有恒温器42，能够防止外部加热部件40的过度发热。
而且，本发明不限定于前述实施方式的记载，能够在不脱离本发明的权利要求书所记载的发明主旨的范围内进行各种变更。
符号说明
1 阀本体
2 阀体
3 阀座
4 密封部件
7 流入口
8 流出口
9 阀箱
11 杆
16套管部(套管热电偶)
22 内部测温部
31 波纹管
33 陶瓷加热器
34 管状部件
34b 凸缘部
35 陶瓷加热材料
36安装板(安装部件)
37 发热体
38 平面安装部。
Claims (4)
1.一种真空波纹管热阀，其特征在于，在具有流入口和流出口的阀箱内以升降移动自如的方式设有杆，在该杆的下端设置的阀体和所述杆的外周侧以伸缩自如的方式设置波纹管，在该波纹管的内周和所述杆的外周之间配置圆筒状的陶瓷加热器，并且在所述阀体的附近位置配置控制用热电偶的测温部，其中，所述陶瓷加热器是将板状的陶瓷加热材料安装在具有凸缘部的热传导率高的金属制的管状部件的侧面而构成的。
2.根据权利要求1所述的真空波纹管热阀，其中，所述陶瓷加热材料是以能够用一对电极对陶瓷制且大致扁立方体状的发热体进行施加的方式构成的。
3.根据权利要求1或2所述的真空波纹管热阀，其中，所述管状部件由铝形成，在该管状部件的一侧面形成有平面安装部，经由安装部件将所述陶瓷加热材料安装于该平面安装部。
4.根据权利要求1所述的真空波纹管热阀，其中，所述测温部固定在所述阀体的背面部，将与该测温部连接的套管热电偶螺旋状地配置在所述陶瓷加热器的外周和所述波纹管的内周之间。
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