TWI481791B - Heater and its manufacturing method - Google Patents

Description

加熱器及其製造方法

本發明係關於用以加熱閥或配管等之加熱器及其製造方法。

從前以來即有對閥加熱而防止於內部流通之氣體結露或液體硬化之技術。為了對閥加熱，一般有在閥之本體部分或接頭部分捲繞加熱線再以隔熱材料包圍其整體之方法，或以內藏加熱線之隔熱材料包圍閥之本體部分或接頭部分之方法。

然而，在上述之方法中，於捲繞加熱線之方式或安裝隔熱材料之狀況，因作業者之不同，而多會產生加熱不均之情形。

與此相對地，在專利文獻1中，提案有在包圍閥之本體部分或接頭部分的外殼內，設置直接加熱部與輻射加熱部之加熱單元。在該加熱單元為將一對之外殼半部組合而形成外殼者，各個外殼半部內藏有陶瓷加熱器，並在陶瓷加熱器內側面安裝有不銹鋼板而構成直接加熱部，各個外殼半部中安裝有陶瓷加熱器部分以外的部分，則構成輻射加熱部。另外，直接加熱部之不銹鋼板，在外殼半部間之組合時，被固定在接觸於閥之本體部分之位置，當對陶瓷加熱器通電時，則對本體部分直接加熱。與其同時地，除了包含接頭部分之閥之本體部分以外，其他部分則利用來自輻射加熱部之輻射熱來加熱。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2004-316864號公報

依照專利文獻1之加熱單元時，直接加熱部被定位在與閥之本體部分相對應之位置，再對閥之安裝方法亦僅為將外殼半部彼此間組合即可，所以不會因作業者之不同而發生加熱之不均。然而，相對於對閥之本體部分直接加熱，因為包含接頭部分之閥的其他部分為輻射加熱，所以會發生加熱不均。另外，外殼半部之大部分成為輻射加熱部，所以需要配設大面積之陶瓷加熱器，或將小面積之陶瓷加熱器配設在外殼半部的複數個位置，並須多用高價之陶瓷加熱器，所以整體會成為高價。而且，因為對外殼加熱器整體加熱，所以消耗電力亦變多。

因此，本發明之目的係廉價地提供加熱不均較少，消耗電力亦較少的加熱器。

用以達成上述目的之本發明係提供下列所述之加熱器及其製造方法。

(1)一種加熱器，其具有：發熱體；第1構件，由金屬板構成，其具有被配置在被加熱體兩側的一對長形部位；及一對第2構件，與第1構件一起包夾發熱體。

(2)如上述(1)所記載之加熱器，其中，上述第1構件另外具有連結部位，上述長形部位間以該連結部位所連結，該第1構件之連結部位的剖視形狀呈現U字狀。

(3)如上述(1)所記載之加熱器，其中，另外具有連結構件，上述第2構件間以該連結構件所連結。

(4)如上述(2)所記載之加熱器，其中，另外具有發熱體的溫度控制手段，該溫度控制手段被裝著在上述連結部位。

(5)如上述(3)所記載之加熱器，其中，另外具有發熱體的溫度控制手段，該溫度控制手段被裝著在上述連結構件。

(6)如上述(1)至(5)中任一項所記載之加熱器，其中，上述發熱體為陶瓷加熱器。

(7)如上述(1)、(3)、(5)及(6)中任一項所記載之加熱器，其中，上述被加熱體為閥，上述長形部位與閥之本體部分對向之部分，比長形部位的其他部分，更突出至閥之本體部分側。

(8)如上述(2)或(4)記載之加熱器，其中，上述被加熱體為閥，上述長形部位與閥之本體部分對向之部分，比長形部位的其他部分，更突出至閥之本體部分側。

(9)一種加熱器之製造方法，其具有：從金屬板沖切成H型之板材，其係由與被加熱體對向之一對長形部位、以及連結長形部位彼此間之連結部位所構成，並將H型板材的長形部位被朝向連結部位側彎曲來製作第1構件之步驟；製作具有疊合在第1構件的長形部位之形狀的第2構件之步驟；及以第1構件與第2構件包夾發熱體，並連結第1構件與第2構件之步驟。

在本發明的加熱器中，配置成以金屬製之第1構件覆蓋被加熱體，而使來自發熱體之熱傳導到第1構件，藉此可均勻地對被加熱體全體加熱。因此，發熱體僅為小面積即可，消耗電力亦較少。

另外，即使在製造時亦僅從金屬板切出H型之板材並進行彎曲加工即可製作第1構件，另外第2構件亦為板狀構件，而且僅以第1構件與第2構件包夾發熱體即可，所以作業簡易，製造成本亦低。

以下以作為被加熱體之閥為例，說明本發明之較佳態樣。

圖1係分解斜視圖，其表示將本發明之一態樣的加熱器裝著在閥之狀態。再者，閥100係以在本體部分101兩端具有接頭部分102之雙向閥為例。在本體部分101附設有用來控制被配置在內部的閥之開閉的致動器105，而在接頭部分102經由螺帽103連接有未被圖示之配管。

閥用加熱器1之主要構成構件為：第1構件10，其覆蓋在閥100之本體部分101與接頭部分102；發熱體20，其裝著在對第1構件10之閥100成為外側之面；及一對之第2構件30，其與第1構件10一起包夾發熱體20。

第1構件10係對金屬板加工所形成者，具有覆蓋在閥100之本體部分101與接頭部分102之長度的長形部位11以一對平行配置，另外在長形部位11之中央部分利用連結部位12連結，如此所構成之構件，如圖2(從A方向或B方向觀察圖1之圖)所示，呈現大致U字狀。另外，第1構件10之長形部位11被區劃為與閥100之本體部分101對向之部分11a(以下稱為「本體部分對向部」)，及在本體部分對向部11a之兩側與閥100之接頭部分102對向之部分11b(以下稱為「接頭部分對向部」)。

本體部分對向部11a被設定成與閥100之本體部分101接觸，或與本體部分101之間形成稍有間隙。再者，本體部分對向部11a之長度(L)，從加熱效率之觀點來看，其形成比閥100之本體部分101的側面101a稍寬為佳。另外，在本態樣中，本體部分對向部11a利用連結部位12所連結。

被裝著在閥100之接頭部分102的螺帽103通常被使用6角螺帽。因此，依照6角螺帽之鎖緊情況，螺帽角部有比形成閥100之本體部分101的側面101a之平面更位於外側的情形。因此，以接頭部分對向部11b不與螺帽103之螺帽角部接觸之方式，且如後述本體部分對向部11a與接頭部分對向部11b之段差成為發熱體20之厚度以上之方式，使接頭部分對向部11b在從閥100之接頭部分102離開之方向(圖1之C方向或D方向)突出。藉此，在本體部分對向部11a與接頭部分對向部11b之連結部分形成彎曲部11c。換言之，上述長形部位之本體部分對向部11a，當與上述長形部位之其他部分相比時，為突出在閥本體部分側。

再者，在第1構件10之長形部位11，亦可以如圖3所示開設有開口60，用來使發熱體20之佈線用纜線穿透。藉由使佈線用纜線預先通過開口60，則可以某種程度地抑制加熱器1內的發熱體20之偏移或移動。再者，開口60之形狀或大小、數目在不損及本發明的效果之範圍內則可以適當地設定。例如，亦可以從第1構件之外側(第2構件側)使佈線用纜線通到內側(被加熱體側)之後，再使佈線用纜線從內側通到外側，以此方式設置複數個開口60。另外，在圖3中是表示在長形部位11之接頭部分對向部11b設置開口60之態樣，但在不會阻礙本體部分對向部11a與被加熱體的接觸之限度下，亦可以將開口60設在本體部分對向部11a。

另外，在本體部分對向部11a外面(與閥本體對向之面呈相反側之面)之中央部分，形成有複數個半環等之突起部15，在以突起部15包圍之空間收容有發熱體20。突起部15之間隔或數目依照發熱體20之形狀所設定，例如，在如圖所示之長方形的發熱體20之情形時，可以使4個之突起部15形成在將發熱體20之各邊平分之位置。藉此可限制在以突起部15包圍之空間之發熱體20的移動。另外，圖3表示從圖1之C方向或D方向觀看第1構件10之圖。

在連結部位12下面安裝有溫度控制用之熱電偶(未圖示)。熱電偶可以使用使圓端壓著在前端之非接地型者。本態樣之閥用加熱器1係將來自發熱體20之熱利用第1構件10來傳導而對閥100之本體部分101與接頭部分102加熱，並以熱電偶檢測加熱溫度並控制對發熱體20之供電。恆溫器50經由安裝具51，以螺絲52安裝在連結部位12。與此對應地，在連結部位12中，如圖4(從E方向觀看圖1之圖)與圖5(從F方向觀看圖1之圖)所示，具有用來安裝該安裝具51之螺絲溝53。另外，在連結部位12中形成有螺絲孔55，其用螺絲54將熱電偶安裝在閥100之本體部分101之底面。

為了製作上述第1構件10，例如，首先，如圖6(A)所示，從金屬板300沖切出以連結部位12連結之一對長形部位11的中央部分之H型之板件。然後，如圖6(B)所示，在沖切出之H型板件310的長形部位11，彎曲形成接頭部分對向部11b，另外在閥100對向之面(背面)300a之成為本體部分對向部11a之部分以壓製成型形成突起部15(未圖示)。另外，在連結部位12形成螺絲溝53及螺絲孔55。然後，如圖6(C)所示，將長形部位11在連結部位側直角地彎曲。依照此種方式，則可以簡便地製作第1構件10。

再者，用來形成第1構件10之金屬，自對來自發熱體20之熱容易傳導，廉價且具優良的加工效率等觀點來看，以鐵、銅、鋁或該等之合金等較適合。

第2構件30係比第1構件10的長形部位11稍大之板狀物。另外，藉由將周緣30a彎曲，與補強效果一起其亦可獲得當第2構件30重疊在第1構件10之長形部位11時，限制長形部位11移動的效果。另外，亦可以形成有欠缺周緣30a之角部之空位，而可插通發熱體20之佈線用纜線(未圖示)。再者，作為佈線用纜線，以具有耐熱性及電絕緣性之氟素樹脂等外皮者較佳。進而，在第2構件30被開設有開口31，對應到配置有被突起部15(設在第1構件10之長形部位11)包圍之發熱體20的部分，從開口31之兩端延伸出一對爪片32、32，彎曲到第1構件10之長形部位側。再者，第2構件30，自耐熱性或強度觀點來看雖以不銹鋼板形成者較佳，但亦可以使用形成第1構件10之金屬者。另外，在隔熱性為優先之情形時，亦可以為陶瓷製者。

發熱體20因為以第1構件10與第2構件30包夾，所以以面狀加熱器較佳，而以加熱能力優越之陶瓷加熱器特佳。再者，陶瓷加熱器係使電阻發熱體形成在陶瓷基板之內部或表面者，而作為陶瓷基板，可被使用氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、氧化物陶瓷等。具體而言，氮化物陶瓷可舉出氮化鋁、氮化矽、氮化硼、氮化鈦等，碳化物陶瓷可列舉碳化矽、碳化鋯、碳化鈦、碳化鉭、碳化鎢等，而氧化物陶瓷則有氧化鋁、鋯、堇青石、多鋁紅柱石等。其中，氮化物陶瓷、碳化物陶瓷，與氧化物陶瓷相比，因熱傳導率較高所以較佳。另外，電阻發熱體以包含金、銀、白金、鈀等貴金屬，鉛、鎢、鉬、鎳等金屬，鎢、鉬之碳化物等導電性陶瓷等之導體糊(paste)來形成既定之圖案者。

在本態樣中，來自發熱體20之熱傳導到第1構件10而對閥全體加熱，所以發熱體20只有小面積即可，即使使用高價之陶瓷加熱器之情形時，亦可以對材料成本抑制。另外，對發熱體20之供電量亦僅少量即可，亦可省電。再者，發熱體20之平面形狀，除圖示之長方形以外，亦可為正方形或圓形等，而配合於此，則可變更第1構件10之突起部15的配置。

再者，發熱體20經由佈線用纜線被供電。如上述作為佈線用纜線，以具有耐熱性及電絕緣性之氟素樹脂等外皮者較佳。為了在發熱體與佈線用纜線的外皮之間不產生間隙之方式來固定之目的，則在從發熱體到佈線用纜線延伸的位置，利用接著劑來實施較佳。再者，在此種情形時，附著有接著劑之位置會有造成厚度比發熱體20之其他部分增厚的情形。因此，如圖3所示，在第1構件10之長形部位11中，於從發熱體到佈線用纜線延伸位置之連接部分，預設開口61則較佳。藉此，則可以防止壓力集中在發熱體20的附著有接著劑之位置，並可以抑制發熱體20的附著有接著劑之位置的破損。進而，藉由從發熱體20到佈線用纜線延伸位置與長形部位11在空間上分離，則可以進一步降低漏電的可能性。再者，開口的大小或形狀在不會損及本發明的效果之範圍內其可以適當地設定。

在組合閥用加熱器1時，在以第1構件10之突起部15所包圍之空間配置發熱體20之狀態下，使第2構件30重疊，並以螺絲40連結第1構件10與第2構件30。另外，利用螺絲52將恆溫器50以螺絲固定安裝在連結部位12。另外，熱電偶被利用螺絲54透過螺絲孔55予以螺絲固定安裝在連結部位12。藉此，因為不使用接著劑即可將發熱體20接著在第1構件10，所以在加熱時，不會發生有氣體發生，且適合在如半導體製造裝置等要求清淨環境之用途。再者，被組裝之閥用加熱器1，例示如圖7所示從圖1之A方向或B方向觀察之圖，圖8所示從圖1之E方向觀察之圖，圖9所示從圖1之G方向或H方向觀察之圖，圖10所示從圖1之I方向觀察之圖。

另外，在將閥用加熱器1安裝在閥100時，在第1構件10之長形部位11與連結部位12所包圍之空間，閥100被成為使閥100之本體部分101與本體部分對向部11a呈對向之方式收容閥100，而通過連結部位12之螺絲孔55，利用螺絲54則可以安裝在閥100之本體部分101底面。

再者，因被加熱體之閥100的構造上之理由等，利用螺絲54固定閥用加熱器1會有困難情形。在此種情形時，如圖11(A)～圖11(C)所示，最好使半環63或爪片64等突起部形成在第1構件10之連結部位12的閥側。藉此，利用該突起部與長形部位11，可以固定閥100之本體部分101之底面而不會偏移，所以可以抑制閥用加熱器1內的閥100在長度方向之偏移或移動。再者，形成上述突起部之位置並不僅限於第1構件10之連結部位12，在不損及本發明的效果之範圍內亦可以在第1構件10之長形部位11。在使上述突起部形成在第1構件10之長形部位11之情形時，亦可以抑制閥用加熱器1內的閥100的長度方向之偏移或移動。另外，上述突起部之數目或形狀在不會損及上述效果之範圍內則可以適當地設定。

閥用加熱器1固定在閥100之另一方法係，如圖12(A)與圖12(B)所示，在第1構件10之兩個長形部位11中接近與連結部位連接側相反側之緣部的位置設置開口66，並使用貫通兩個長形部位11之螺栓67及螺帽68固定兩個長形部位11之方法。圖12(A)及圖12(B)係從圖1之A方向或B方向觀察本態樣的第1構件10之圖。閥100為簡化起見將其省略。再者，圖12(B)表示使用貫通兩個長形部位11之螺栓67及螺帽68固定兩個長形部位11之狀態，但是貫通兩個長形部位11之螺栓67及螺帽68，因為被隱藏在長形部位11之本體部分對向部11a與接頭部分對向部11b之段差，所以從A方向或B方向則看不到。上述方法之固定部位的位置或數目，在不損及本發明的效果，且不會對本發明之加熱器施加過大負載之範圍內可以被適當地設定。亦即，固定部位可以在長形部位11之本體部分對向部11a，而固定部位亦可以在接頭部分對向部11b。另外，固定部位可以在一個位置，亦可以在二個以上之位置。又，取代第1構件10之兩個長形部位11，而在第2構件之同樣位置先設置開口(未圖示)，使用貫通兩個第2構件30之螺栓及螺帽來固定第2構件彼此間，如此亦可。在此種情形時，可以先在第1構件10之長形部位11及第2構件30雙方設置開口，而以螺栓貫通此等整體之方式來固定，如此亦可，或者僅在第2構件30設置開口，而使螺栓貫通兩個第2構件來固定，如此亦可。

上述所示之固定方法可以適當選擇而適用，亦可以組合二個以上來通用。

而且，藉由對發熱體20供電，則來自發熱體20之被熱傳導到第1構件10，而使閥100之本體部分101與接頭部分102均一加熱。此時，圖示雖省略，但為了良好地維持加熱狀態並且防止作業員碰觸而燙傷，則以保溫材料包圍致動器105以外之部分較佳。

以上，已以雙向閥為例說明本發明之實施形態，但本發明可以作各種變更。例如，在接頭部分102連接有停止閥等其他閥之情形時，如圖13所示，設置連續到第1構件10之接頭部分對向部11b而與其他閥之本體部分對向之第2本體部分對向部11a'，和其他閥之連結部分對向之第2接頭部分對向部11b'，第2連結部位12'。與其相應地，使用第2發熱體20'，更以覆蓋第1構件10之全體之方式則可使第2構件30變長。

另外，本發明之閥用加熱器1亦可以使用在配管之加熱，在該種情形時，為了安裝閥用加熱器1，省略被設在第1構件10之連結部位12的螺絲孔55，而可以將全體以隔熱帶捲繞在配管等方式來裝著。

另外，在上述說明中雖以連結部位12連結第1構件10之長形部位11，但亦可以不連結長形部位11，而以連結構件來連結第2構件30彼此間。

[實施例]

準備雙向閥作為該閥。

為了製作第1構件，如圖6所示，從鋁板沖切出H型板材，利用連結部位連結覆蓋雙向閥之本體部分及接頭部分之長度的一對長形部位，在長形部位形成本體部分對向部及接頭部分對向部，然後在本體部分對向部形成突起部，更在連結部位形成螺絲溝及螺絲孔。然後，將兩側長形部位彎曲到連結部位側，如此來製作第1構件。

另外，從不銹鋼板沖切出覆蓋第1構件之長形部位之大小的板材，在形成開口及爪片之後，將周緣彎曲，如此來製作第2構件。

然後，在第1構件之突起部所包圍之空間配置陶瓷加熱器，使第2構件疊合而利用螺絲連結，更在連結部位安裝恆溫器及熱電偶而製作閥用加熱器。

將上述閥用加熱器裝著在雙向閥，如圖14所示，在雙向閥之本體部分的兩面中央部(測定點a、b)及底面中央部(測定點c)、被裝著在接頭部分之其中一方的螺帽之兩面中央部(測定點d、e)、另一方的螺帽之兩面中央部(測定點f、g)的7個位置安裝熱電偶，除致動器之部分以外以隔熱材料包圍。又，圖中所示之測定點(b)、(e)及(g)係表示被圖示之面的背面。然後，供電到陶瓷加熱器，測定設定溫度為150℃時的各個測定點之溫度。

其結果以圖15表示，但全部的測定點之溫度差被收斂在1℃以內，因此可明白閥係全體一樣地被加熱。

上面雖已詳細並參照特定之實施態樣來說明本發明，但對熟習此技藝者而言，在不脫離本發明之精神與範圍內，其可被加以各種修正或變更。

本案係基於2010年12月28日申請的日本專利2010-292550案，其內容被取入此處作為參考。另外，說明書中所記載之文獻的全部內容亦被取入作為參考。

1．．．閥用加熱器(加熱器)

10．．．第1構件

11．．．長形部位

11a．．．本體部分對向部

11b．．．接頭部分對向部

11c．．．彎曲部

12．．．連結部位

15．．．突起部

20．．．發熱體

30．．．第2構件

30a．．．周緣

31．．．開口

32．．．爪片

40．．．螺絲

50．．．恆溫器

51．．．安裝具

52．．．螺絲

53．．．螺絲溝

54．．．螺絲

55．．．螺絲孔

60．．．開口

61．．．開口

63．．．半環

64．．．爪片

66．．．開口

67．．．螺栓

68．．．螺帽

100．．．閥

101．．．本體部分

101a．．．側面

102．．．接頭部分

103．．．螺帽

105．．．致動器

a~g．．．測定點

圖1係表示本發明一態樣之加熱器安裝到閥之狀態之分解斜視圖。

圖2係從圖1之A方向或B方向觀察第1構件之圖。

圖3係從圖1之C方向或D方向觀察第1構件之圖。

圖4係從圖1之E方向觀察第1構件之圖。

圖5係從圖1之F方向觀察第1構件之圖。

圖6(A)至(C)表示製造第1構件之步驟之圖。

圖7係從圖1之A方向或B方向觀察本發明之一態樣之加熱器之圖。

圖8係從圖1之E方向觀察本發明一態樣之加熱器之圖。

圖9係從圖1之G方向或H方向觀察本發明一態樣之加熱器之圖。

圖10係從圖1之I方向觀察本發明一態樣之加熱器之圖。

圖11(A)係從下方向(相當於圖1中之F方向)觀察本發明一態樣之連結部位之圖，圖11(B)係圖11(A)所示之連結部位具有半環元件之情形時的連結部位之側面圖，圖11(C)係圖11(A)所示之連結部位具有爪片之情形時的連結部位之側面圖。

圖12(A)及圖12(B)係說明使用螺栓及螺帽固定第1構件之兩個長形部位的態樣之圖。

圖13係表示本發明之加熱器的另一態樣之圖。

圖14係表示實施例之溫度測定點之圖。

圖15係表示實施例之結果之圖。

1．．．閥用加熱器(加熱器)

10．．．第1構件

11．．．長形部位

11a．．．本體部分對向部

11b．．．接頭部分對向部

11c．．．彎曲部

12．．．連結部位

15．．．突起部

20．．．發熱體

30．．．第2構件

30a．．．周緣

31．．．開口

32．．．爪片

40．．．螺絲

50．．．恆溫器

51．．．安裝具

52．．．螺絲

54．．．螺絲

100．．．閥

101．．．本體部分

101a．．．側面

102．．．接頭部分

103．．．螺帽

105．．．致動器

Claims (6)

1. 一種加熱器，其具有：發熱體；第1構件，係由金屬板構成，並具有被配置在被加熱體兩側的一對長形部位；及一對第2構件，係與第1構件一起包夾發熱體。
2. 如申請專利範圍第1項之加熱器，其中，上述第1構件進一步具有連結部位，上述長形部位彼此間被該連結部位所連結，該第1構件之連結部位的剖視形狀呈現U字狀。
3. 如申請專利範圍第2項之加熱器，其中，進一步具有控制發熱體之溫度的熱電偶，該熱電偶被裝著在上述連結部位。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之加熱器，其中，上述發熱體為陶瓷加熱器。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之加熱器，其中，上述被加熱體為閥，上述長形部位與閥之本體部分對向之部分，係比長形部位的其他部分更突出於閥本體部分側。
6. 一種加熱器之製造方法，其具備有：從金屬板沖切由配置於被加熱體之兩側之一對長形部位、以及連結長形部位彼此間之連結部位所構成的H型之板材，並將H型之板材的各長形部位朝向連結部位側以相 互對向之方式彎曲來製作第1構件之步驟；製作具有疊合第1構件的長形部位之板形狀的一對第2構件之步驟；及於第1構件與第2構件之間包夾發熱體，並連結第1構件與第2構件之步驟。