真空爐の種類と構造
真空雰囲気下で加熱する裝置は溫度領域によりヒータ材質、溫度制御センサ、容器構造および材質が異なります。
タイプによる分類
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タイプ Ⅰ 內熱?カーボン
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タイプ Ⅱ 內熱?メタル等
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タイプ Ⅲ 外熱
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型式
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VHF-Ⅰ(C)
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VHF-Ⅰ(M)
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VHF-E
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加熱溫度域
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超高溫、高溫（1）、高溫（2）
700～2300℃
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超高溫、高溫（1）
1000～2300℃
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高溫（1）、高溫（2）
700～1600℃
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ヒータ材
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硬質カーボン
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メタルヒータ
（タングステン?モリブデン?炭化珪素）
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メタルヒータ
（カンタル線?炭化珪素）
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容器材質
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ステンレス鋼：SUS304
（水冷ジャケット付）
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ステンレス鋼：SUS304
（水冷ジャケット付）
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爐芯管材：
アルミナ管（～1600℃）
石英ガラス管（～1200℃）
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構造
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ヒータ材は、カーボン系(タイプI)とメタル系(タイプII)があります。カーボン系は低コストですが、微粉末が発生するのでクリーン度が要求される場合はメタル系のヒータを用います。 又、高溫域でも比較的溫度が低い高溫域(2)ではヒータ材により低コストのカンタル線や炭化けい素材を使う場合もあります(タイプIII)。
超高溫、高溫(1)の領域では加熱域の溫度が高いので**性の點から容器を2重構造の水冷ジャケット型(タイプI、II)にし、材質をステンレスにするケースが多くなります。
小型のものではタイプIII(管狀爐)の形狀も選択できます。 容器材質がアルミナ管や石英ガラス管で有効エリアが円筒形になります。
溫度領域と構成
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分類
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加熱溫度
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制御センサ
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ヒータ材質（加熱方式）
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超高溫
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1400～2300℃
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放射溫度計
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カーボンヒータ、メタルヒータ（W、Mo）※1
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高溫（1）
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1000～1500℃
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白金?ロジューム熱電対（S型、R型、B型）
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カーボンヒータ、メタルヒータ（Mo、SiC）※1
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高溫（2）
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700～1100℃
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クロメルーアルメル熱電対（K型）
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カンタル線ヒータ
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※1) Mo:モリブデン W:タングステン SiC:炭化けい素
超高溫域では高溫に加熱された領域にセンサを差し込んで溫度を測定する事はできないので放射溫度計を用います。高溫域では700℃～1100℃(高溫(2))の範囲ならばK型熱電対(アルメル-クロメル)で、1000℃～1500℃(高溫(1))の範囲ではS,R,B型(白金-白金ロジューム合金)の熱電対を加熱域に差し込んで溫度を測定します。
冷卻
冷卻方式には、自然冷卻、ガス冷卻、油冷卻などの冷卻方式があります。短時間で冷卻したい場合冷卻室を別に設けることも可能です。
真空爐の排気系
真空爐の目的や圧力領域に合わせて真空ポンプの構成を選択します。クリーン度を要求される場合はドライポンプやドライポンプ+ターボ分子ポンプ or クライオポンプを選定します。
圧力領域（真空度）と真空ポンプ
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圧力（Pa）※
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真空ポンプ
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大気～3.0
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油回転ポンプ
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大気～10
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ドライポンプ
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1000～0.4
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メカニカルブースタ＋油回転ポンプ
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3～1×10?3
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油拡散ポンプ＋油回転ポンプ
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200～2×10?5
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ターボ分子ポンプ＋ドライポンプまたは、ターボ分子ポンプ＋油回転ポンプ
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40～10?7
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クライオポンプ＋ドライポンプまたは、クライオポンプ＋油回転ポンプ
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※) 圧力(真空度)は容器內圧力で、真空ポンプ吸入口圧力より高くなるのは、配管の抵抗と容器內のガス発生による影響です。
運転操作
裝置內に処理材をセット後の真空排気、昇溫、冷卻、大気復圧の一連の工程を自動で行う場合(全自動運転)と、各工程を個別に操作するマニュアル運転を選択できます。
加熱溫度の制御も加熱溫度を指定するだけの場合や、設定溫度や昇溫時間を設定するプログラム制御などが選択できます。
溫度制御はPID制御を用います。
**回路:ヒータの過昇溫、冷卻水不足、真空異常などを検出し、ヒータ停止、あるいは全停止します。
