均热装置转让专利

申请号 : CN200880128603.2

文献号 : CN101990583B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 山荫久明山田义人

申请人 : 东芝三菱电机产业系统株式会社

摘要 :

一种均热装置,包括容器结构体、材料供给管(12)及加热装置(6)。容器结构体具有内容器(2)和外容器(1)。在外容器(1)中,填充有工作流体。将内容器(2)与外容器(1)的各自的上端部接合,并在内容器(2)与外容器(1)之间形成有中空部(4)。材料供给管(12)从容器结构体的外部到达内容器(2)的内表面。加热装置(6)配置于外容器(1)的底部。在内容器(2)的底面,形成有朝内容器(2)的内部侧突起的多个突起(10)和底面朝突起(10)的内侧凹陷、并可收纳汽化了的工作流体的凹部(11)。

权利要求 :

1.一种均热装置,其特征在于,包括:

将内容器(2)与填充有工作流体的外容器(1)的各自的上端部接合,并在所述内容器(2)与所述外容器(1)之间形成中空部(4)的容器结构体;

从所述容器结构体的外部到达所述内容器(2)的内表面的材料供给管(12);以及配置于所述外容器(1)的底部的加热装置(6),在所述均热装置中,形成有多个突起(10、14)和凹部(11、15),其中,所述多个突起(10、14)在所述内容器(2)的底面朝所述内容器(2)的内部侧突起,所述凹部(11、15)的所述底面朝所述突起(10、14)的内侧凹陷、并可收纳汽化了的工作流体。

2.如权利要求1所述的均热装置,其特征在于,所述突起(14)形成为彼此并行排列的长方体状,所述凹部(15)形成为沿所述突起(14)的所述长方体状的长边方向延伸的槽状。

3.如权利要求1或2所述的均热装置,其特征在于,形成有所述凹部(11、15),相对于所述材料供给管(12)与所述内容器(2)连接的位置,所述凹部(11、15)的最深部位于上侧。

4.如权利要求1所述的均热装置,其特征在于,所述加热装置(6)与所述外容器的外表面热接触。

5.如权利要求1所述的均热装置,其特征在于,在所述外容器(1)的底部内表面侧形成有肋片(22)。

6.如权利要求1所述的均热装置,其特征在于,在所述外容器(1)的底部内表面侧配置有沸腾促进体(23)。

7.如权利要求1所述的均热装置,其特征在于,还包括:一端固定于所述外容器(1),另一端浸入液体状的工作流体(5)中的加热器收纳管(24);以及收纳于所述加热器收纳管(24),并具有发热部(26)的加热器(25),远离所述加热器收纳管(24)的固定于所述外容器(1)的所述一端而配置有所述发热部(26)。

8.如权利要求7所述的均热装置,其特征在于,在所述加热器收纳管(24)的外周面形成有肋片(22)。

9.如权利要求7所述的均热装置,其特征在于,在所述加热器收纳管(24)的外周面配置有沸腾促进体(23)。

说明书 :

均热装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种均热装置,特别地,涉及一种用于对收容于容器内的规定材料的原料加热的均热装置。

背景技术

[0002] 例如在现有的有机EL(电致发光)的制作中,当将粉体状的有机EL材料在基板上成膜时,作为有机EL原料的蒸发装置,一般使用利用加热器对容器的外部加热而使容器内部的有机原料升华或熔融蒸发的加热方式。在这种加热处理中所采用的现有的装置例如公开在日本专利特开2004-315898号公报(专利文献1)中。
[0003] 图15是现有的蒸发装置的概略结构说明图。在图15中,记载有蒸镀装置中的蒸发源,其特征是,利用设置于外周的加热器32对收纳材料的容器(坩埚体)31加热,且除了外周部的加热器32以外,将包括加热辅助部33和与其连接设置的传导加热部34的均热盖37设于容器31的上部,使容器31上部的蒸发口35附近的温度上升。
[0004] 专利文献1:日本专利特开2004-315898号公报
[0005] 发明的公开
[0006] 发明所要解决的技术问题
[0007] 在图15所示现有的蒸发装置中,将均热盖37设于容器(坩埚体)31的上部,其目的在于,防止因容器31上部的蒸发口35附近的温度降低而导致蒸镀材料36在蒸发口35周边堵塞的情况。然而,由于是使用加热器32对容器31的外表面加热的方式,因此,由于加热器32的接触条件,会在 蒸镀材料接触的容器31的内表面产生温度分布。因此,存在在容器31的内表面整面不能将蒸镀材料保持在均匀温度的问题。例如,在专利文献1的实施例中表示有温度上升的曲线,但表示了容器31的各部分的温度上升不一致、即使在稳定时容器31的表面与均热盖37的温度差也有30℃左右的情况。
[0008] 另外,在现有的蒸发装置中,存在达到装置各部分的温度稳定需要较长时间的问题。例如,在专利文献1的实施例中,表示了达到温度稳定需要三小时以上的例子。 [0009] 此外,由于在现有的蒸发装置中在蒸镀材料的熔融物的内部产生温度差,因此,存在材料的蒸发变得不均匀的问题。即,与容器的壁面接触的材料迅速被加热而蒸发,但远离容器壁面的容器中心部的熔融物温度上升迟缓,产生蒸发延迟,并因在容器内部对材料的熔融物产生对流的影响,从而在熔融物中产生显著的温度分布。这样,由于不能在容器内整体将材料的熔融物温度控制在均匀温度,且不能高精度地控制蒸镀材料的蒸发量,因此,存在不适用于高精度的成膜处理的问题。
[0010] 本发明为解决上述技术问题而作,其目的在于提供一种使容器内的被加热材料的温度的均匀性提高、并能进行稳定的汽化的均热装置。
[0011] 解决技术问题所采用的技术方案
[0012] 本发明的一种情况所涉及的均热装置包括容器结构体、加热供给管及加热装置。容器结构体具有内容器和外容器。在外容器中填充有工作液体。将内容器与外容器的各自的上端部接合,并在内容器与外容器之间形成有中空部。材料供给管从容器结构体的外部到达内容器的内表面。加热装置配置于外容器的底部。在内容器的底面形成有朝内容器的内部侧突起的多个突起和底面朝突起的内侧凹陷、并可收纳汽化后的工作流体的凹部。 [0013] 本发明的另一种情况所涉及的均热装置包括容器结构体、材料供给管及加热装置。容器结构体具有加热块和外容器。在加热块上形成有供被加热材料流动的流路。在外容器中填充有工作流体。将加热块与外容器的各自的上端部接合,并在加热块与外容器之间形成有中空部。材料供给管连 通容器结构体的外侧与加热块。加热装置配置于外容器的底部。被加热材料的流路包括:与材料供给管连接并沿水平方向延伸的第一流路;从第一流路分支并沿上下方向延伸的第二流路;以及第二流路在容器结构体的上部表面开口的开口部。在加热块的底面形成有底面朝加热块的内部侧凹陷、并可收纳汽化后的工作流体的多个凹部。在相邻的凹部之间,配置有第二流路。
[0014] 本发明的此外另一种情况所涉及的均热装置包括容器结构体、加热装置及管路。容器结构体具有外容器。在外容器的内部形成有填充好工作流体的封闭空间。加热装置配置于外容器的底部。被加热材料在管路的内部流动。管路具有连通容器结构体的外侧与内侧的材料供给管。此外,管路具有与材料供给管连接并沿水平方向延伸的总集气管。另外,管路具有从总集气管分支并沿水平方向延伸的分集气管。另外,管路具有从分集气管分支并朝容器结构体的上部表面开口的多个竖管。
[0015] 发明效果
[0016] 根据本发明,在形成于内容器的凹部的内壁面处,利用气体状的工作流体的冷却冷凝作用,来加热内容器,并能使加热后的内容器的温度均匀化。被加热材料在内容器的内部流动时被加热。由于内容器的温度被均匀化,因此,被加热材料被相同温度的加热面加热。所以,能使被加热汽化的被加热材料的温度的均匀性提高,并能高精度地控制被加热材料的汽化量,因此,能得到能适用于进行高精度的成膜处理的蒸镀装置。 附图说明
[0017] 图1是实施方式1的均热装置的上部俯视图。
[0018] 图2是沿图1所示的Ⅱ-Ⅱ线的均热装置的剖视图。
[0019] 图3是实施方式2的均热装置的上部俯视图。
[0020] 图4是实施方式3的均热装置的上部俯视图。
[0021] 图5是沿图4所示的Ⅴ-Ⅴ线的均热装置的剖视图。
[0022] 图6是实施方式4的均热装置的上部俯视图。
[0023] 图7是沿图6所示的Ⅶ-Ⅶ线的均热装置的剖视图。
[0024] 图8是实施方式5的均热装置的上部俯视图。
[0025] 图9是沿图8所示的Ⅸ-Ⅸ线的均热装置的剖视图。
[0026] 图10是实施方式6的均热装置的剖视图。
[0027] 图11是实施方式7的均热装置的剖视图。
[0028] 图12是实施方式8的均热装置的剖视图。
[0029] 图13是实施方式9的均热装置的剖视图。
[0030] 图14是实施方式10的均热装置的剖视图。
[0031] 图15是现有的蒸发装置的概略结构说明图。
[0032] (符号说明)
[0033] 1外容器、
[0034] 2内容器、
[0035] 3凸缘、
[0036] 4中空部、
[0037] 5工作液、
[0038] 6加热装置、
[0039] 7蒸汽泡、
[0040] 8、9、13箭头、
[0041] 10、14突起、
[0042] 11、15、20、21凹部、
[0043] 12材料供给管、
[0044] 16加热块、
[0045] 17总集气管、
[0046] 18分集气管、
[0047] 19竖管、
[0048] 19a开口部、
[0049] 22肋片(fin body)、
[0050] 23沸腾促进体(boiling promoter)、
[0051] 24加热器收纳管、
[0052] 25加热器、
[0053] 26发热部。
[0054] 具体实施方式
[0055] 以下,根据附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中,对相同或相当的部分标注相同的参照符号,不重复其说明。
[0056] 在以下所说明的实施方式中,各个构成要素除了有特别记载的情况之外,对本发明而言均并非是必须的。此外,在以下实施方式中,说到个数、量等情况时,除了有特别记载的情况之外,上述个数等均为例示,本发明的范围不必限定于其个数、量等。 [0057] (实施方式1)
[0058] 图1是实施方式1的均热装置的上部俯视图。图2是沿图1所示的II-II线的均热装置的剖视图。在以下实施方式中,水平方向是指均热装置的剖视图中的左右方向,上下方向是指这些图中的上下方向。
[0059] 如图1及图2所示,均热装置包括外容器1和内容器2。外容器1配置成包围内容器2的周围。此外,均热装置具有凸缘3。外容器1及内容器2形成容器结构体,分别在其上端部与凸缘3接合,并在内容器2与外容器1之间形成有封闭空间即中空部4。 [0060] 在内容器2的底面形成有朝内容器2的内部侧突起的多个突起10。突起10从内容器2的底面朝上方突起。如图1所示,突起10的俯视形状大致呈正方形,该正方形在内容器2的底面沿纵横方向各排列有多个。在图1中,在相邻的突起10之间的间隙中,露出有内容器2的底面。
[0061] 另外,在内容器2的底面形成有底面朝突起10的内侧凹陷的凹部11。形成于多个突起10内部的凹部11是下端朝中空部4开口的开口部,且上端闭合。即,凹部11是不贯穿的孔即盲孔。凹部11的盲孔形状的最深部是凹部11的上端。凹部11是沿孔的径向的截面形状为圆形的圆孔,且是深度方向沿直线的直孔。凹部11的深度方向沿着上下方向。 [0062] 在中空部4的内部填充有液体状的工作流体即工作液5。工作流体是为了使热在热源即加热装置与内容器2之间移动,对内容器加热并控制在目标温度而使用的热介质。工作液5是在考虑到使用温度下的热特性及工作压力(蒸汽压)而选定的,但在200℃以下程度的范围内一般使用水,此外,在高温超过200℃且400℃以下程度的范围内一般使用陶氏(注册商标)A、萘等高沸点的有机热介质。
[0063] 在中空部4的内部被排成真空后,将工作液5填充到中空部4。因此,在中空部4的内部存在有工作液5汽化了的气体状的工作流体。由于形成有中空部4以隔开外容器1与内容器2,因此,形成为热不易从内容器2朝装置外部散发的结构。
[0064] 在外容器1的底部配置有对工作液5加热的加热装置6。加热装置6热接触地安装于外容器1的下部表面。加热装置6与外容器1的外表面热接触。即,能使在加热装置6中产生的热隔着外容器1的底部充分有效地传递到工作液5。
[0065] 均热装置还具有连通容器结构体的外侧与内侧的材料供给管12。材料供给管12从容器结构体的外部导入,与内容器2的一个侧面接合,并到达内容器2的内表面。材料供给管12连接到内容器2的底部。被该均热装置加热而汽化的材料即被加热材料,在贯穿外容器1及内容器2的侧面部而配置的材料供给管12的内部流动,并被供给到均热装置内部的内容器2的内侧面的底面。形成有凹部11,相对于材料供给管12与内容器2连接的内容器2的底部,凹部11的最深部位于上侧。
[0066] 为了使被加热材料通过管状的材料供给管12的内部,被加热材料需要是流动体。在应被汽化的材料常温下为固体的材料的情况下,使用使材料加热熔融、或将破碎粉末化的材料与液体混合而形成料浆等方法来提高材料的流动性,从而能使材料通过材料供给管
12内部。
[0067] 以下,对均热装置的动作进行说明。在如上所述构成的实施方式1的 均热装置中,利用设置于外容器1下部的加热装置6的发热来对外容器1加热。在外容器1被加热时,滞留于容器结构体的底部的工作液滞留部、即在外容器1与内容器2之间所形成的中空部4的底部的工作液5被加热。虚线箭头8表示气体状的工作流体的流动,实线箭头9表示液体状的工作流体的流动。
[0068] 当工作液5被加热而蒸发时,在工作液5的内部产生有蒸汽泡7。被加热装置6加热而蒸发并变为气体状的工作流体的一部分,如虚线箭头8所示,从工作液5的液面朝内容器2的外部表面移动。朝内容器2的侧面外侧移动的气体状的工作流体将热传递到内容器2的外部表面而被冷却,从而冷凝液化。内容器2的外侧面是使气体状的工作流体冷凝的冷凝面。冷凝而变为液体状的工作流体,如实线箭头9所示,自然回流到容器结构体的底部的工作液滞留部。
[0069] 此外,气体状的工作流体的一部分,如箭头8所示,从工作液5的液面朝凹部11的内部移动。凹部11可收纳汽化后的工作流体。朝凹部11的内部移动的气体状的工作流体,通过将热传递到凹部11的内壁面而被冷却,从而冷凝液化。凹部11的内壁面是使气体状的工作流体冷凝的冷凝面。冷凝而变为液体状的工作流体,如实线箭头9所示,同样地自然回流到容器结构体的底部的工作液滞留部。
[0070] 这样,利用工作流体的蒸发、冷凝作用,来加热在内容器2的外部表面及内容器2的底面所形成的凹部11的内侧表面。通过该加热来加热内容器2的侧面部及突起10的表面。
[0071] 另一方面,如箭头13所示,规定材料的被加热材料从容器结构体的外部经由材料供给管12而到达内容器2的底部,并被供给到形成于内容器2的突起10的间隙部分。当被加热材料在内容器2的内部流动时,从内容器2的侧面部及突起10的侧面部对其加热。即,通过与利用加热装置6加热工作液5而蒸发的气体状的工作流体进行热交换,来加热经由材料供给管12朝内容器2的内部供给的被加热材料。
[0072] 在内容器2的底面的大致整个面上,形成有多个突起10。因此,增加 了内容器2的表面的被蒸发了的工作流体施加热、并能将该热朝被加热材料传递的部分即传热面的面积。增大了传热面的面积,从而使在内容器2的内部流动的被加热材料从更大的传热面承受热。因此,能抑制温度差产生于在内容器2的内部流动并被加热的被加热材料的情况。即,能使被加热材料的温度的均匀性提高。
[0073] 此外,相邻两个突起10之间的间隙即突起10的壁面间隙间尺寸为2~3mm左右。因此,在内容器2的内部不会使被加热材料的熔融物产生对流,且在内容器2的内部不会产生被加热材料的温度不匀,因此,能使填充到壁面间隙间的被加热材料的温度更均匀化。 [0074] 在内容器2的内部,在被加热材料被加热到接近沸点的温度时,被加热材料蒸发而被汽化。气体状的被加热材料从突起10间的间隙上升,并朝内容器2的外部流出。这样,能得到温度分布被抑制并被均热化的气体状的被加热材料。
[0075] 如以上所说明的那样,实施方式1的均热装置包括容器结构体、材料供给管12及加热装置6。容器结构体具有内容器2和外容器1。在外容器1中,填充有工作流体。将内容器2与外容器1的各自的上端部接合,并在内容器2与外容器1之间形成有中空部4。材料供给管12从容器结构体的外部直至内容器2的内表面。加热装置6配置于外容器1的底部。在内容器2的底面,形成有朝内容器2的内部侧突起的多个突起10和底面朝突起10的内侧凹陷、并可收纳汽化了的工作流体的凹部11。
[0076] 这样,在内容器2的外表面及设于内容器2的凹部11的内壁面处,利用工作流体的冷凝作用,来加热内容器2,并提高加热后的内容器2的温度的均匀性。在内容器2的内部流通期间被加热的被加热材料被温度一致的加热面、即内容器2的侧面内侧及突起10的表面加热,从而能使被加热材料整体一致地汽化。因此,能使加热后的被加热材料的温度均匀化。此外,通过减小突起10间的间隙,能抑制通过内容器2内部的被加热材料的熔融物的对流,并能使被加热而汽化的被加热材料的温度的均匀性进一步提高。 [0077] 此外,形成有凹部11,使得相对于材料供给管12与内容器2连接的 位置,凹部11的最深部位于上侧。典型的是,材料供给管12与内容器2的底部连接。这样,能进一步延长从材料供给管12供给的被加热材料在内容器2的内部的滞留时间,并能使被加热材料通过上下方向距离更大的的突起10的表面。因此,被加热材料能从更大的传热面承受热,所以,能进一步抑制温度差产生于被加热材料的情况,并能进一步提高被加热材料的温度的均匀性。
[0078] 这样,根据实施方式1的均热装置,能将加热被加热材料的内容器2的传热面的温度管理在±1℃以内的温度分布内,能精度良好地控制被加热材料的温度,并能高精度地控制被加热材料的汽化量,因此,能得到能应用于高精度的成膜处理所适用的蒸镀装置中的蒸发源。
[0079] 另外,通过将被加热材料分散于在内容器2中所形成的多个突起10的间隙并对其加热,能增大传热面的面积,并能利用大面积的传热面来加热被加热材料。因此,提高了被加热材料的加热效率,大幅度地改善了升温时的热响应性,并能使升温时的热能变为最小,因而能得到使热传递效率提高且适用于节省能源的均热装置。
[0080] (实施方式2)
[0081] 图3是实施方式2的均热装置的上部俯视图。实施方式2的均热装置与实施方式1的均热装置比较,在内容器2的底面所形成的突起及凹部变为图3所示的形状,在这点上不同。
[0082] 具体而言,在实施方式1中,对于从内容器2的底面朝上方形成有多个突起10的情况进行了说明,但如图3所示,也可从内容器2的底面朝上方形成多个俯视形状为长方形的突起14,并将下端部与中空部4连通的凹部15设于该突起14的内部。即,如图3所示,突起14为彼此平行排列的长方体形状。凹部15形成为沿突起14的长方体形状的长边方向延伸的槽状。
[0083] 在实施方式1中,存在当被加热材料通过多个突起10间的间隙时,在突起10的周围流动停滞而使被加热材料滞留的情况。另一方面,根据实施方式2的结构,被供给到内容器2底部的被加热材料沿突起14的壁面流动, 并能在突起14之间沿一个方向顺畅地流动。因此,能沿流动方向均匀地加热被加热材料并使其蒸发,所以,使更高精度的蒸发量控制成为可能。另外,与配置多个突起10的情况相比,能减少突起14的个数,因此,能降低加工工时,从而能得到低成本的均热装置。
[0084] (实施方式3)
[0085] 图4是实施方式3的均热装置的上部俯视图。图5是沿图4所示的Ⅴ-Ⅴ线的均热装置的剖视图。如图4及图5所示,实施方式3的均热装置包括外容器1和加热块16。外容器1配置成包围加热块16的周围。
[0086] 均热装置具有凸缘3。外容器1及加热块16形成以各自的上端部与凸缘3接合、并在加热块16与外容器1之间形成有封闭空间即中空部4的容器结构体。如图5所示,加热块16设于凸缘3的中央开口部,使加热块16的周围与凸缘3接合,并使加热块16朝外容器1的内部下垂。
[0087] 与实施方式1相同,在中空部4的内部填充有工作液5,并在中空部4的内部被真空排气后将工作液5填充到中空部4中。在外容器1的底部配置有对工作液5加热的加热装置6。均热装置具有连通容器结构体的外侧与加热块16的材料供给管12。 [0088] 在加热块16的内部加工形成有总集气管17、多个分集气管18及多个竖管19,其中,总集气管17与材料供给管12连接并沿水平方向延伸,多个分集气管18从总集气管17分支并沿水平方向延伸,多个竖管19从分集气管18分支并沿上下方向延伸。总集气管17、分集气管18及竖管19是形成于加热块16内部的孔。竖管19的上端部朝加热块16的上部表面开口,从而形成开口部19a。总集气管17、分集气管18、竖管19及开口部19a包含于供被加热材料流动的流路。
[0089] 在加热块16的底面,形成有底面朝加热块16的内部侧凹陷的多个凹部20。凹部20是下端朝中空部4开口的开口部,上端封闭。即,凹部20是不贯穿的孔即盲孔。凹部20的盲孔形状的最深部是凹部20的上端。凹部20是沿孔的径向的截面的形状为圆形的圆孔,且是深度方向沿直线的直孔。凹部20的深度方向沿着上下方向。
[0090] 在与竖管19不干涉的位置,从加热块16的下表面朝上表面形成有凹部20。凹部20穿过竖管19之间而形成。凹部20在竖管19之间与被加热材料的流路隔开而形成。如图4所示,相邻的凹部20以隔着竖管19的形式形成于竖管19的两侧。在相邻的凹部20之间,配置有竖管19。
[0091] 在如上所述构成的实施方式3的均热装置中,在利用加热装置6的发热来加热外容器1时,滞留于容器结构体的底部的工作液滞留部的工作液5被加热。被加热装置6加热而蒸发并成为气体状的工作流体的一部分朝加热块16的外部表面移动。此外,气体状的工作流体的一部分从工作液5的液面朝凹部20的内部移动。凹部20以可收纳汽化后的工作流体的形式形成。气体状的工作流体通过将热传递到加热块16的外部表面及凹部20的内壁面而被冷却,从而冷凝液化。加热块16的外部表面及凹部20的内壁面是使气体状的工作流体冷凝的冷凝面。冷凝而成为液体状的工作流体自然回流到容器结构体的底部的工作液滞留部。
[0092] 这样,在加热块16的外部表面及加热块16的底面所形成的凹部20的内侧表面因工作流体的蒸发、冷凝作用而被加热。加热块16的外部表面及凹部20包含于使被加热装置6加热而蒸发的工作流体冷却冷凝的冷凝路。
[0093] 另一方面,如箭头13所示,规定材料的被加热材料从容器结构体的外部经由材料供给管12到达加热块16,并依次从形成于加热块16的总集气管17经由分集气管18被压送到竖管19。被加热材料在通过加热块16的内部时,从设于加热块16的侧面部及加热块16内部的凹部20的壁面被加热。即,经由材料供给管12朝加热块16的内部供给的被加热材料通过与利用加热装置6加热工作液5而蒸发的气体状的工作流体进行热交换而被加热。
[0094] 此时,竖管19形成于相邻的两个凹部20之间。被加热材料在竖管19的内部流动时,从形成于两侧的凹部20被传热。
[0095] 在形成于加热块16的流路中流动的被加热材料,从以隔着流路的形式形成的两个凹部被传热。在流路中流动的被加热材料从相反的两个方向被加热。由于被加热材料从多个方向承受热,因此,能抑制在流路的内部流动的被加热材料中产生温度差的情况。即,能使被加热材料的温度的均匀 性提高。
[0096] 选定总集气管17、分集气管18及竖管19的内径,以使总集气管17内的被加热材料的流速相对于分集气管18内的被加热材料的流速变得足够小,且使分集气管18内的被加热材料的流速相对于竖管19内的被加热材料的流速变得足够小。因此,从总集气管17分支流出的被加热材料均等地流入多个分集气管18,同样也均等地流入多个竖管19。即,由于被加热材料在规定的流路中以一定的流动状态移动,因此,不会产生诸如被加热材料滞留于流路内的特定的一部分而使温度历史在流路内的各位置不同这样的现象,能使被加热材料的温度历史均匀化,并能使加热后的被加热材料的温度的均匀性提高。 [0097] 此外,若使用具有内径为2~3mm左右的小径孔的管来构成竖管19,则在竖管19的内部不会对被加热材料的熔融物产生对流,且在竖管19的内部不会产生被加热材料的温度不匀,因此,能使被加热材料的温度进一步均匀化。
[0098] 在加热块16的内部,当被加热材料被加热到接近沸点的温度时,被加热材料会蒸发而被汽化。气体状的被加热材料经由开口部19a而朝加热块16的外部流出。这样,能得到温度分布被抑制并被均热化了的气体状的被加热材料。
[0099] 如以上所说明的那样,实施方式3的均热装置包括容器结构体、材料供给管12及加热装置6。容器结构体具有加热块16和外容器1。在加热块16中形成有供被加热材料流动的流路。在外容器1内填充有工作液体。将加热块16与外容器1的各自的上端部接合,并在加热块16与外容器1之间形成有中空部4。
[0100] 材料供应管12连通容器结构体的外侧与加热块16。加热装置6配置于外容器1的底部。被加热材料的流路包括:作为与材料供给管12连接并沿水平方向延伸的第一流路的总集气管17及分集气管18;作为从第一流路分支并沿上下方向延伸的第二流路的竖管19;以及第二流路在容器结构体的上部表面开口的开口部19a。在加热块16的底面,形成有底面朝加热块 16的内部侧凹陷、并可收纳汽化后的工作流体的多个凹部20。在相邻的凹部20之间配置有竖管19。
[0101] 这样,利用加热块16的外表面及设于加热块16的凹部20的内壁面处的工作流体的冷凝作用,对加热块16加热,从而能提高加热后的加热块16的温度的均匀性。通过以相同温度的加热面、即总集气管17、分集气管18及竖管19的内壁面对在加热块16的内部所形成的流路内流通期间被加热的被加热材料加热,能使被加热材料整体一致汽化。因此,能使加热后的被加热材料的温度均匀化。
[0102] 另外,流路采用被加热材料从材料供给管12与总集气管17的连接部到开口部19a连续流动的结构,被加热材料依次从总集气管17经由分集气管18被输送到竖管19并被加热。因此,不会出现被加热材料的一部分滞留于流路的一部分的情况,被加热材料的流动变为一定,并能提高被加热材料的加热历史的均匀性。
[0103] 此外,通过将竖管19做成小径的构件,能抑制在竖管19的内部通过的被加热材料的熔融物的对流,并能使被加热而汽化的被加热材料的温度的均匀性进一步提高。通过设置多个2~3mm左右的小径的竖管19,能使朝被加热材料的传热面积扩大,从而能以大面积的传热面对被加热材料加热,并能进一步提高被加热材料的加热效率。 [0104] 通过将被加热材料分散于小径的管路网即流路并对其加热,能增大传热面的面积,从而能以大面积的传热面对被加热材料加热。因此,提高了被加热材料的加热效率,大幅度改善了升温时的热响应性,并能使升温时的热能变为最小,所以,能得到使热传递效率提高且适用于节省能源的均热装置。
[0105] (实施方式4)
[0106] 图6是实施方式4的均热装置的上部俯视图。图7是沿图6所示的Ⅶ-Ⅶ线的均热装置的剖视图。实施方式4的均热装置与实施方式3的均热装置比较,在加热块16的底面所形成的凹部变为图6及图7所示的形状,在这点上不同。
[0107] 具体而言,在实施方式3中,表示了以与竖管19不干涉的方式在加热块16的底面加工出下端侧与中空部4连通的多个圆孔形状的凹部20的情形,但也可如图6及图7所示,以不与竖管19干涉的方式,从加热块16的下表面侧朝内部,设置下端部与中空部4连通的盲槽形状的凹部21。藉此,能增加使气体状的工作流体冷凝的凹部21的表面积,增加了在竖管19内部流动的被加热材料的加热量,并能降低加热块16的热容量,因此,能使朝被加热材料的加热效率进一步提高。
[0108] (实施方式5)
[0109] 图8是实施方式5的均热装置的上部俯视图。图9是沿图8所示的Ⅸ-Ⅸ线的均热装置的剖视图。如图8及图9所示,实施方式5的均热装置包括外容器1和供被加热材料流动的管路。外容器1配置成包围管路的周围。均热装置具有凸缘3。外容器1形成以其上端部与凸缘3接合、并在外容器1的内部形成有封闭空间即中空部4的容器结构体。管路配置于在外容器1的内部所形成的中空部4内。
[0110] 与实施方式1相同,在中空部4的内部填充有工作液5,并在中空部4的内部被真空排气后将工作液5填充到中空部4中。在外容器1的底部配置有对工作液5加热的加热装置6。均热装置具有连通容器结构体的外侧与内侧的材料供给管12。
[0111] 在加热块4的内部,加工形成有总集气管17、多个分集气管18及多个竖管19,其中,总集气管17与材料供给管12的一端连接并沿水平方向延伸,多个分集气管18从总集气管17分支并沿水平方向延伸,多个竖管19从分集气管18分支并沿上下方向延伸且朝上部立起。总集气管17、分集气管18及竖管19是管状的构件。竖管19的上端部朝凸缘3的上部表面开口,并形成开口部19a。竖管19的上端部与凸缘3连接,并朝容器结构体的外部打开。材料供给管12、总集气管17、分集气管18、竖管19及开口部19a包含于供被加热材料流动的管路。
[0112] 在如上所述构成的实施方式5的均热装置中,在利用加热装置6的发热来加热外容器1时,滞留于容器结构体的底部的工作液滞留部的工作液5 被加热。被加热装置6加热而蒸发并成为气体状的工作流体的一部分朝管路的表面移动。气体状的工作流体通过将热传递到管路的表面而被冷却,从而冷凝液化。管路的表面是使气体状的工作流体冷凝的冷凝面。冷凝而成为液体状的工作流体自然回流到容器结构体的底部的工作液滞留部。这样,管路的表面因工作流体的蒸发、冷凝作用而被加热。
[0113] 另一方面,如箭头13所示,规定材料的被加热材料从容器结构体的外部经由材料供给管12到达中空部4内部的管路,并依次从总集气管17经由分集气管18被压送到竖管19。被加热材料在通过管路的内部时,从管路的壁面被加热。即,经由材料供给管12朝外容器1的内部供给的被加热材料通过与利用加热装置6加热工作液5而蒸发的气体状的工作流体进行热交换而被加热。
[0114] 选定总集气管17、分集气管18及竖管19的内径,以使总集气管17内的被加热材料的流速相对于分集气管18内的被加热材料的流速变得足够小,且使分集气管18内的被加热材料的流速相对于竖管19内的被加热材料的流速变得足够小。因此,从总集气管17分支流出的被加热材料均等地流入多个分集气管18,同样也均等地流入多个竖管19。即,被加热材料在规定的流路中以一定的流动状态移动,因此,不会产生被加热材料滞留于流路内的特定的一部分而使温度历史在流路内的各位置不同的现象,能使被加热材料的温度历史均匀化,并能使加热后的被加热材料的温度的均匀性提高。
[0115] 此外,若使用具有内径为2~3mm左右的小径管构成竖管19,则在竖管19的内部不会对被加热材料的熔融物产生对流,且在竖管19的内部不会产生被加热材料的温度不匀,因此,能使被加热材料的温度进一步均匀化。
[0116] 在管路的内部,在被加热材料被加热到接近沸点的温度时,被加热材料蒸发而被汽化。气体状的被加热材料经由开口部19a朝容器结构体的外部流出。这样,能得到温度分布被抑制并被均热化了的气体状的被加热材料。
[0117] 如以上所说明的那样,实施方式5的均热装置包括容器构造体、加热装置6及管路。容器结构体具有内部形成有填充好工作流体的封闭空间的外容器1。加热装置6配置于外容器1的底部。被加热材料在管路的内部流动。管路具有连通容器结构体的外侧与内侧的材料供给管12。此外,管路具有与材料供给管12连接并沿水平方向延伸的总集气管17。另外,管路具有从总集气管17分支并沿水平方向延伸的分集气管18。另外,管路具有从分集气管18分支并朝容器结构体的上部表面开口的多个竖管19。
[0118] 藉此,包括总集气管17、分集气管18及竖管19的、供被加热材料流通的管路的整体,与被加热装置6加热而蒸发了的气体状的工作流体直接接触。因此,利用工作流体的冷凝作用能高效率地加热管路整体,所以,能使被加热材料的加热效率显著提高。此外,也能大幅度简化均热装置的结构。
[0119] 在管路的外表面,利用工作流体的冷凝作用,来加热管路,能提高加热后的管路的温度的均匀性。通过以相同温度的加热面、即总集气管17、分集气管18及竖管19的内壁面对在管路内流通期间被加热的被加热材料加热,能使被加热材料整体一致汽化。因此,能使加热后的被加热材料的温度均匀化。
[0120] 另外,流路采用被加热材料从材料供给管12与总集气管17的连接部到开口部19a连续流动的结构,被加热材料依次从总集气管17经由分集气管18被输送到竖管19并被加热。因此,不会出现被加热材料的一部分滞留于流路的一部分的情况,被加热材料的流动变为一定,并能提高被加热材料的加热历史的均匀性。
[0121] 此外,通过将竖管19做成小径的构件,能抑制在竖管19的内部通过的被加热材料的熔融物的对流,并能使被加热而汽化的被加热材料的温度的均匀性进一步提高。通过设置多个2~3mm左右的小径的竖管19,能使朝被加热材料的传热面积扩大,从而能以大面积的传热面对被加热材料加热,并能进一步提高被加热材料的加热效率。 [0122] 通过使被加热材料分散于小径的管路网并对其加热,能增大传热面的 面积,从而能以大面积的传热面对被加热材料加热。因此,提高了被加热材料的加热效率,大幅度改善了升温时的热响应性,并能使升温时的热能变为最小,因此,能得到使热传递效率提高且适用于节省能源的均热装置。
[0123] 此外,需要对供材料流通的总集气管17、分集气管18及竖管19的内表面进行研磨处理,以防止材料的附着及进行表面处理的前处理等。在实施方式5的均热装置的情况下,被加热材料的流路变为管体,因此,通过使用市场销售的抛光管构成管路,能省略内表面加工。所以,能大幅度降低被加热材料的流路的加工工时,从而能得到低成本的均热装置。 [0124] (实施方式6)
[0125] 图10是实施方式6的均热装置的剖视图。在上述实施方式1至5中,对将加热装置6配置于外容器1的下部的均热装置进行了说明,但如图10所示,也可将肋片22设于与加热装置6的安装位置对应的外容器1的底部内表面侧。
[0126] 藉此,能扩大工作液5的蒸发面积,因此,促进了工作液5的沸腾,并能改善均热装置的热响应。此外,加热装置6的热被迅速地传递到外容器1内部的工作液5,因此,抑制了外容器1的表面温度的上升,能防止外容器1的加热装置6附近的过热,并降低了从容器结构体朝周围的放热量,因此,得到节省能源的均热装置。
[0127] (实施方式7)
[0128] 图11是实施方式7的均热装置的剖视图。在上述实施方式6中,对在外容器1的底部内表面侧形成有肋片22的均热装置进行了说明,但如图11所示,也可将沸腾促进体23配置于外容器1的底部内表面侧。
[0129] 该沸腾促进体23利用例如金属网、金属粉的烧结体等而形成。利用沸腾促进体23来高效率地进行工作液5的沸腾,因此,能进一步改善均热装置的热响应,并能进一步抑制被加热装置6加热的外容器1的表面温度的上升,因此,进一步降低了从容器结构体朝周围的放热量,从而能得到更节省能源的均热装置。
[0130] (实施方式8)
[0131] 图12是实施方式8的均热装置的剖视图。在上述实施方式1至7中, [0132] 对将加热装置6配置于外容器1的底部的外表面的均热装置进行了说明,但如图12所示,也可将加热器收纳管24的一端接合固定于外容器1的下部,并将加热器收纳管24的另一端浸入外容器1的内部的工作液5中。如图12所示,在实施方式8中,在加热器收纳管24的内部,收纳有具有发热部26的加热器25,且离开加热器收纳管24的一端而配置有发热部26。
[0133] 藉此,能直接使用加热器收纳管24加热工作液5。此外,加热器25的发热部26远离加热器收纳管24与外容器1的接合部,能减少从加热器25朝外容器1的传热影响,因此,能大幅度地抑制从外容器1朝周围的放热。另外,由于能迅速地进行工作液5的蒸发,因此,能大幅度地改善均热装置的热响应。
[0134] (实施方式9)
[0135] 图13是实施方式9的均热装置的剖视图。在上述实施方式8中,对将加热器收纳管24配置于外容器1的内部来加热工作液5的均热装置进行了说明,但如图13所示,也可将肋片22形成于该加热器收纳管24的外周表面。
[0136] 藉此,能进一步高效率地进行从加热器25朝工作液5的传热,并能更迅速地进行工作流体的蒸发,因此,能进一步改善均热装置的热响应。
[0137] (实施方式10)
[0138] 图14是实施方式10的均热装置的剖视图。在上述实施方式9中,对将形成有肋片22的加热器收纳管24配置于外容器1的内部来加热工作液5的均热装置进行了说明,但如图14所示,也可将沸腾促进体23形成于加热器收纳管24的外周表面。 [0139] 藉此,能进一步高效率地进行从加热器25朝工作液5的加热,并能使工作液5更迅速地从沸腾促进体23的表面蒸发,因此,能进一步改善均热装置的热响应。 [0140] 在上述一系列的实施方式中,对容器结构体的俯视形状是四边形的均热装置进行了说明,但容器结构体的形状并不限定于四边形,也可为多边形或圆形。 [0141] 此外,作为加热装置6,也可采用电气加热式、诱导加热式、温水加热式或蒸汽加热式等,因此,不是限定加热方式的构件。
[0142] 此外,表示了材料供给管12贯穿外容器1的侧面部并与内容器2或总集气管17连接的例子,但并不限定材料供给管12的路径。材料供给管12可为从外容器1的下表面到达总集气管17的构件,也可为经由在凸缘3之中所形成的供给孔而到达总集气管17的构件,材料供给管12无论采用哪个路径均可。
[0143] 此外,关于被加热材料的流路中所包含的总集气管17、分集气管18及竖管19、以及在内容器2中所形成的凹部11及在加热块16中所形成的凹部20的延伸方向,对将其规定为水平方向或上下方向的情况进行了说明,但流路及凹部的延伸方向并不严格相对于水平方向或上下方向平行,也可是倾斜的。此外,流路及凹部并不局限于直管或直孔,也可为具有弯曲形状或曲线形状的管或孔。凹部11、20并不局限于截面形状为圆形的圆孔,无论哪种形状均可,例如可为方孔。
[0144] 如上所述,对本发明的实施方式进行了说明,但也可适当组合各实施方式的结构。应考虑到此次公开的实施方式在所有方面都是例示,而并不受其限制。本发明的范围并不是上述说明的内容而是通过权利要求的范围来表示的,包括与权利要求的范围相同的意思及范围内的所有变更。
[0145] 工业上的可利用性
[0146] 本发明作为对收容于容器内的规定材料的原料加热而使其熔融蒸发、并在基板的表面使蒸镀材料成膜处理的蒸镀装置的蒸发源是合适的。