CN101315878A - 热处理炉及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供热处理炉及其制造方法，减少电阻发热体热膨胀收缩时支撑体与电阻发热体间的摩擦阻力，抑制电阻发热体因残留应力发生的永久变形，提高耐久性。热处理炉包括：收容被处理体并进行热处理的处理容器；包围处理容器的筒状隔热件；沿着该隔热件内周面配置的螺旋状电阻发热体；在该隔热件内周面沿轴方向平行设置，在轴方向以规定间距支撑电阻发热体的支撑体；在电阻发热体的外侧在轴方向以适当间隔配置，沿着直径方向贯通隔热件并向外部延伸的多个端子板。支撑体具有位于电阻发热体内侧的基部、从该基部通过电阻发热体间向半径方向外侧延伸的多个支撑片，形成梳状。支撑片上面部形成曲面状，以减少电阻发热体热膨胀收缩移动时的摩擦阻力。

Description

热处理炉及其制造方法
技术领域
本发明涉及热处理炉及其制造方法。
背景技术
在半导体装置的制造中，为了对作为被处理体的半导体晶片实施氧化、扩散、CVD(Chemical Vapor Deposition：化学汽相淀积)等处理，使用各种热处理装置。而且，一般的热处理装置由具备用来收容半导体晶片并实施热处理的处理容器(也称反应管)、在该处理容器的周围所设置的电阻发热体(也称加热线、元件(element))以及在该电阻发热体的周围所设置的隔热件的热处理炉构成。另外，电阻发热体借助支撑体配置在隔热件的内壁面上(参照专利文献1)。
作为上述电阻发热体，例如如果是能够进行批量处理的热处理装置，则使用沿着圆筒状的隔热件的内壁面而配置的螺旋状的电阻发热体，能够将炉内加热至例如800～1000℃左右的高温。另外，作为上述隔热件，例如使用将由陶瓷纤维等构成的隔热材料烧制成圆筒状而形成的部件，能够减少作为辐射热以及传导热而被夺走的热量，从而能够促进有效的加热。作为上述支撑体，例如使用陶瓷制的梳状(梳形)部件，以规定的间距能够热膨胀和热收缩地支撑上述加热线。在这种热处理炉中，上述电阻发热体形成为螺旋状，并且在与隔热件之间留出间隔，对其进行支撑，从而能够热膨胀和热收缩。因此，与在隔热件中埋设电阻发热体的装置不同，电阻发热体本身没有热量滞留，并且能够直接对加热对象(晶片)进行加热。因此，能够提高电阻发热体的耐久性(延长其使用寿命)、节约能源以及控制急速升温降温。
【专利文献1】日本特开平10-233277号公报
但是，在现有的热处理炉中，如图21所示，支撑电阻发热体5的支撑体13的支撑片18的截面形状为四边形状。因此，用支撑片18的角部50来支撑电阻发热体5，由此，在电阻发热体5的热膨胀收缩时，在支撑体13的支撑片18与电阻发热体5之间产生较大的摩擦阻力，从而电阻发热体的移动受到阻碍。因此，在电阻发热体中发生由残留应力引起的永久变形，导致电阻发热体的耐久性(寿命)下降。特别是在电阻发热体的加热·热膨胀后的冷却·热收缩时，因支撑体与电阻发热体之间的摩擦阻力，助长了在电阻发热体中由残留应力引起的永久伸长(永久变形)，有可能导致电阻发热体的耐久性下降。
发明内容
本发明是考虑到上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够减少电阻发热体热膨胀收缩时的支撑体与电阻发热体之间的摩擦阻力从而抑制电阻发热体的由残留应力而引起的永久变形，提高耐久性的热处理炉及其制造方法。
本发明的热处理炉，其特征在于，包括：收容被处理体并进行热处理的处理容器；包围处理容器的筒状的隔热件；沿着该隔热件的内周面配置的螺旋状的电阻发热体；在上述隔热件的内周面沿轴方向平行设置的，在轴方向以规定间距支撑电阻发热体的支撑体；和在上述电阻发热体的外侧在轴方向以适当间隔配置的，沿着直径方向贯通隔热件并向外部延伸的多个端子板，其中，上述支撑体，具有位于电阻发热体内侧的基部；和从该基部通过电阻发热体之间向半径方向外侧延伸并且支撑电阻发热体的多个支撑片，并形成为梳状，各支撑片的上面部形成为曲面状，使得电阻发热体的热膨胀收缩移动时的摩擦阻力减少。
本发明的热处理炉，其特征在于：上述支撑体的各个支撑片形成为截面四边形状，上述电阻发热体以螺旋状倾斜的状态配置在隔热件的内周面，支撑电阻发热体的支撑片的上面部中的至少一个角部被形成为曲面状或者倒角形状。
本发明的热处理炉，其特征在于，包括：收容被处理体并进行热处理的处理容器；包围处理容器的筒状的隔热件；沿着该隔热件的内周面配置的螺旋状的电阻发热体；在上述隔热件的内周面沿轴方向平行设置的，在轴方向以规定间距支撑电阻发热体的支撑体；和在上述电阻发热体的外侧在轴方向以适当间隔配置的，沿着直径方向贯通隔热件并向外部延伸的多个端子板，其中，上述支撑体由一端埋入到隔热件中，另一端向直径方向内侧突出的多个管状部件构成，上述电阻发热体被支撑在该管状部件的曲面状的上面部。
本发明的热处理炉，其特征在于：在上下相邻的上述管状部件的先端部之间，架设有用来防止上述电阻发热体脱落的线状部件，该线状部件通过上下的上述管状部件的轴孔并且被埋设固定在隔热件中。
本发明的热处理炉，其特征在于：在沿着上下方向配设的多个上述电阻发热体的先端部，在上下方向设有用来防止上述电阻发热体脱落的支柱。
本发明的热处理炉，其特征在于：在上述管状部件的先端部嵌合有用来防止上述电阻发热体脱落的圆环部件。
本发明的热处理炉，其特征在于：上述管状部件被构成为用来强制冷却的吹出喷嘴。
本发明的热处理炉，其特征在于：上述管状部件的先端侧被设置成下降倾斜的状态。
本发明的热处理炉的制造方法，该热处理炉具备收容被处理体并进行热处理的处理容器；包围处理容器的筒状的隔热件；沿着该隔热件的内周面配置的螺旋状的电阻发热体；和在上述隔热件的内周面沿轴方向平行设置的，在轴方向以规定间距支撑电阻发热体的支撑体，其特征在于，该热处理炉的制造方法包括：准备梳状支撑体和夹具的工序，上述梳状支撑体具备具有沿着轴方向配置的多个端子板的螺旋状的电阻发热体，具有位于该电阻发热体内侧的基部，以及在该基部上通过电阻发热体之间朝着半径方向外侧延伸且支撑电阻发热体的多个支撑片，该支撑片的上面部被形成为曲面状，以减少电阻发热体热膨胀收缩时的摩擦阻力；上述夹具将该支撑体在电阻发热体的圆周方向定位在规定位置并且使其沿着轴方向排列；一边使该夹具旋转一边在夹具上通过上述支撑体安装上述电阻发热体的工序；在上述电阻发热体的外周避开上述端子板和支撑体的支撑片配置过滤件，在该过滤件上沿着上述电阻发热体的轴方向将细径的棒材在圆周方向以适当间隔配置的工序；使上述电阻发热体浸渍在包含构成隔热材料的无机纤维的悬浮液中，利用来自电阻发热体内侧的吸引使上述隔热材料堆积在上述过滤件上的工序；使堆积在上述过滤件上的隔热材料干燥而形成隔热件的工序；干燥后从上述隔热件与上述过滤件之间抽出上述棒材，进一步从上述隔热件与上述电阻发热体之间抽出上述过滤件的工序；和从上述支撑体除去上述夹具的工序。
本发明的热处理炉的制造方法，该热处理炉具备收容被处理体并进行热处理的处理容器；包围处理容器的筒状的隔热件；沿着该隔热件的内周面配置的螺旋状的电阻发热体；和在上述隔热件的内周面沿轴方向平行设置的，在轴方向以规定间距支撑电阻发热体的支撑体，其特征在于，该热处理炉的制造方法包括：准备支撑体和夹具的工序，上述支撑体由具有沿着轴方向配置的多个端子板的螺旋状的电阻发热体，和通过该电阻发热体之间朝着半径方向配置的管状部件构成；上述夹具将该支撑体在电阻发热体的圆周方向定位在规定位置并且使其沿着轴方向排列；一边使该夹具旋转一边在夹具上通过上述支撑体安装上述电阻发热体的工序；在上述电阻发热体的外周避开上述端子板和支撑体的支撑片配置过滤件，在该过滤件上沿着上述电阻发热体的轴方向将细径的棒材在圆周方向以适当间隔配置的工序；使上述电阻发热体浸渍在包含构成隔热材料的无机纤维的悬浮液中，利用来自电阻发热体内侧的吸引使上述隔热材料堆积在上述过滤件上的工序；使堆积在上述过滤件上的隔热材料干燥而形成隔热件的工序；干燥后从上述隔热件与上述过滤件之间抽出上述棒材，进一步从上述隔热件与上述电阻发热体之间抽出上述过滤件的工序；和从上述支撑体除去上述夹具的工序。
根据本发明，由于电阻发热体热膨胀收缩时的支撑体与电阻发热体之间的摩擦阻力减少，所以能够抑制电阻发热体的因残留应力而引起的永久变形的发生，并且能够提高耐久性。
附图说明
图1是概略表示本发明的实施方式的热处理炉的纵截面图。
图2是表示该热处理炉的一部分的立体图。
图3是该热处理炉的局部横截面图。
图4是该热处理炉的局部纵截面图。
图5是表示支撑体的立体图。
图6是用来说明支撑片的截面形状的说明图。
图7是用来说明支撑片的截面形状的其它例子的说明图。
图8(a)是局部表示电阻发热体中的端子板的安装构造的平面图，图8(b)是其侧面图。
图9(a)是局部表示电阻发热体中的固定板的安装构造的平面图，图9(b)是其侧面图。
图10是概略表示具有端子板和固定板的电阻发热体的侧面图。
图11是概略表示支撑体的其它例子的截面图。
图12是概略表示支撑体的其它例子的截面图。
图13是概略表示支撑体的其它例子的截面图。
图14是概略表示支撑体的其它例子的截面图。
图15是概略表示支撑体的其它例子的截面图。
图16是概略表示支撑体的其它例子的截面图。
图17是用来说明在应用本发明的热处理炉的制造方法中所使用的夹具结构的立体图。
图18是用来说明在本发明的热处理炉的制造方法中在过滤件上堆积隔热件的工序的模式图。
图19(a)-(e)是表示固定板的其它例子的说明图。
图20(a)-(c)是表示支撑片的截面形状的其它例子的说明图。
图21是用来说明现有的热处理炉的支撑片的截面形状的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对用来实施本发明的最佳方式进行详细的说明。图1是概略表示本发明的热处理炉的实施方式的纵截面图，图2是表示该热处理炉的一部分的立体图，图3是该热处理炉的局部横截面图，图4是该热处理炉的局部纵截面图。
在图1中，1是作为一种半导体制造装置的立式热处理装置，该热处理装置1由能够一次收容多枚作为被处理体的例如半导体晶片w并且对其实施氧化、扩散、减压CVD等热处理的立式热处理炉2构成。该热处理炉2具备用来多层收容晶片w并且实施规定的热处理的处理容器(也称反应管)3、包围该处理容器3的筒状隔热件4以及沿着该隔热件4的内周面而配置的螺旋状的电阻发热体(也称加热线)5。在这种情况下，由隔热件4与电阻发热体5构成加热器(加热装置)6。再者，在后述的热处理炉2的制造方法中，特别是对加热器6的制造方法进行说明。
上述热处理装置1具备用来设置加热器6的底板7。在该底板7上形成有用来将处理容器3从下方朝着上方插入的开口部8，在该开口部8以覆盖底板7与处理容器3之间的间隙的方式设置有图中未示的隔热件。
上述处理容器3也称作工艺管，采用石英制成，并且形成上端密封，下端开口的纵长圆筒状。在处理容器3的开口端形成有朝外的凸缘3a，该凸缘3a借助图中未示的凸缘压板被支撑在上述底板7上。在图示例的处理容器3中，在下侧部设置有用来将处理气体或不活泼性气体等导入处理容器3内的导入口9以及排出处理容器3内的气体的图中未示的排气口。导入口9与气体供给源连接，排气口与具备能够控制减压至例如10～10-8Torr左右的真空泵的排气系统连接。
在处理容器3的下方通过图中未示的升降机构能够升降移动地设有能够沿着封闭处理容器3的下端开口部(炉口)的上下方向开关的盖体10。在该盖体10的上部，载置有作为炉口的保温单元的例如保温筒11，在该保温筒11的上部载置有作为保持件的石英制晶舟12，该晶舟12沿着上下方向以规定的间隔搭载多枚例如100～150枚左右的例如直径为300mm的晶片w。在盖体10上设置有用来使晶舟12包围其轴心旋转的旋转机构53。晶舟12通过盖体10的下降移动，从处理容器3内被搬出(卸载)至下方的装载区域内，在晶片w的更换后，通过盖体10的上升移动被搬入(装载)到处理容器3内。
图5是表示支撑体的立体图，图6是用来说明支撑片的截面形状的说明图。上述加热器6如图2～图4、图9～图11所示，具备：圆筒状的隔热件4、沿着该隔热件4的内周而配置的螺旋状的电阻发热体(元件)5、在上述隔热件4的内周面沿着轴方向而设置并且按照沿着轴方向的规定间距支撑上述电阻发热体5的支撑体13、以及在电阻发热体5的外侧沿着轴方向按照适当间隔配置并且沿着直径方向贯通隔热件4后朝外部延伸的多个端子板14。另外，加热器6如图9至图10所示，具备在电阻发热体5的外侧按照适当间隔配置并且被固定在隔热件4中的多个固定板15。电阻发热体5由作为例如铁(Fe)、铬(Cr)以及铝(Al)的合金线的坎塔尔铁铬铝电阻线构成。该电阻发热体5的粗细因热处理炉2的规格也各不相同，但例如使用直径为3.5mm左右或者8.5mm左右的电阻发热体。
沿着铅垂方向配置的螺旋状的电阻发热体5在每个区域中借助端子板14被固定在隔热件4上，并且借助梳状的支撑体13能够热膨胀和热收缩地支撑。因此，在这种状态下，在因蠕变(creep)和热膨胀等而发生伸长的情况下，存在该伸长因重力而向各个区域的下侧累积的可能性。因此，为了防止电阻发热体5的由蠕变和热膨胀等引起的伸长因重力而向各个区域下侧累积，在上述电阻发热体5上，在每个适当的转弯(turn)或者在将各个区域的转弯数分割成多个的分割点上安装有固定板15。而且，通过这些固定板15和端子板14，将电阻发热体5固定在上述隔热件4上。固定板15如图10所示，被适当地安装在相邻的端子板14之间的转弯上。
上述电阻发热体5沿着上述隔热件4的内壁面，按照不与隔热件4接触的规定的卷径和规定的间距形成为螺旋状。在该螺旋状的电阻发热体5上，贯通上述隔热件4后向外部延伸的电极连接用的端子板14，沿着隔热件4的轴方向按照适当的间隔设置，构成为将作为热处理炉2内的处理容器3内沿着上下方向分成多个区域并且能够进行温度控制。该端子板14由与电阻发热体5相同的材质构成，从防止熔断与抑制散热量的观点来看，形成为所需截面积的板状。
为了安装端子板14，上述电阻发热体5在其中间位置在端子板14的安装部分被切断，该被切断的两个端部5a朝着隔热件4的半径方向外侧折曲，该被折曲的两个端部5a被焊接固定在端子板14的两面。特别是为了缓解应力集中在焊接接合部，上述电阻发热体5的被切断的两个端部5a的折曲部16被R弯曲加工。
上述固定板15由与端子板14相同的材质构成，此外，具有相同的截面形状，并且形成为长度比端子板14短，被埋设(埋入)在隔热件4中，不向外部突出。固定板15按照与端子板14相同的安装构造被安装在电阻发热体5上。即，为了安装固定板15，上述电阻发热体5在中间位置，在固定板15的安装部分被切断，该被切断的两个端部5a朝着隔热件4的半径方向外侧折曲，该被折曲的两个端部5a被焊接固定在固定板15的两面，该折曲部16被R弯曲加工。再者，图19表示固定板(固定单元)的其它例子。图19(a)表示在电阻发热体的外周设置有圆棒状或者角棒状的固定部件15的例子，图19(b)表示在电阻发热体的外周设置有平板状的固定板15的例子，图19(c)表示在电阻发热体的外周设置有圆棒状的固定部件15，并且设置有以能够滑动的方式支撑该固定部件15的圆筒状的承受部件59的例子。另外，图19(d)表示在电阻发热体5的支撑体13的上游侧设置有棒状的固定部件15的例子，图19(e)表示在电阻发热体5的支撑体13的上游侧及下游侧分别设置有棒状的固定部件15的例子(固定部件的朝向如图中例子所示，为炉心方向或者上方或下方)。
上述电阻发热体5借助由具有耐热性和电绝缘性的材料例如陶瓷构成的支撑体13而被安装在圆筒状的隔热件4的内侧。在这种情况下，电阻发热体5在能够确保规定热量的排列间距、以及与隔热件4的内壁面隔着规定的间隙s的状态下，能够热膨胀和热收缩地安装在隔热件4的内侧。该支撑体13沿着隔热件4的轴方向被分割成多个，被分割的各个支撑体13也如图5所示，具有位于电阻发热体5内侧的基部17、在该基部17上通过电阻发热体5的相邻间隙之间后朝着直径方向外侧延伸的多个支撑片18，并且一体形成为梳齿状。另外，在相邻的支撑片18之间形成槽19，电阻发热体5以能够热膨胀和热收缩(能够向螺旋的半径方向和圆周方向移动)的方式插入到槽19内，电阻发热体5按照规定的间距被支撑体13松松地支撑。
上述支撑体13通过将支撑片18的先端部埋设在隔热件4中而被安装在隔热件4的内侧。在这种情况下，为了提高安装强度以使得支撑体13不会从隔热件4中脱落，优选支撑片18的先端部的长度适当增大，并且在先端部形成扩大部或者突起部20。支撑体13在使支撑片18的先端部埋设在隔热件4中的状态下沿着隔热件4的轴方向被配置在直线上，并且沿着圆周方向按照规定的间隔例如30度的间隔配置。
上述支撑体13中的各个支撑片18的上面部分如图6所示，形成曲面形状或者倒角形状，以减少电阻发热体5热膨胀收缩移动时的摩擦阻力。作为形成该曲面形状的部分(上部曲面部)用符号49表示。具体而言，优选各个支撑片18形成截面为四边形的形状，上述电阻发热体5在螺旋状倾斜的状态下接触的支撑片18的上面部分中的至少一个(例如，在电阻发热体5从左向右下倾斜的情况下，右侧)角部作为上部曲面部49而形成为曲面形状。再者，在图6中，优选不仅支撑体13的支撑片18的右侧的角部，而且左侧的角部50也可形成曲面形状，或者如图7所示，支撑片18的整个上面部形成为曲面形状。另外，如图20(a)、(b)、(c)所示，优选支撑体13的支撑片18不仅上面，而且下面也具有R形状或者曲面形状49。支撑片18的曲面部49在陶瓷烧制前通过成形模具，在陶瓷烧制后通过切削加工而形成。
为了在保持隔热件4的形状的同时加固隔热件4，如图1所示，隔热件4的外周被金属制例如不锈钢制的外皮(外壳)21覆盖。另外，为了抑制对加热器外部的热影响，外皮21的外周被水冷套(jacket)22覆盖。在隔热件4的顶部设置有覆盖它的上部隔热件23，在该上部隔热件23的上部设置有覆盖外皮21的顶部(上端部)的不锈钢制的顶板24。
为了在热处理后使晶片迅速降温从而提高处理的速度乃至生产率，在加热器6上设置有将加热器6与处理容器3之间的空间25内的气氛排出到外部的排热系统26、以及将冷却流体(例如空气)导入到上述空间25内并强制冷却的冷却单元27。上述排热系统26由例如设在加热器6上部的排气口28、以及连接该排气口28与图中未示的工厂排气系统的图中未示的排热管构成。在排热管上设置有图中未示的排气鼓风机以及热交换器。
上述冷却单元27具有在上述隔热件4与外皮21之间沿着高度方向形成的多个环状流路29、和设在隔热件4中的吹出孔30，用来从各个环状流路29向隔热件4的中心方向或者偏中心方向吹出冷却流体从而在上述空间25内产生空气流或者沿着空间25的圆周方向产生旋转流。上述环状流路29通过在隔热件4的外周贴上带状或者环状的隔热件31，或者将隔热件4的外周削成环状而形成。
在上述外皮21的外面，用来向各个环状流路29分配供给冷却流体的一根共通的图中未示的供给管道沿着高度方向而设，在外皮21上形成有连通供给管道内与各个环状流路29的连通口。在供给管道上隔着开关阀连接有将吸引清洁室内的空气作为冷却流体来吸引，并压送供给的图中未示的冷却流体供给源(例如送风机)。
根据如上述那样构成的热处理炉2，上述支撑体13具有位于电阻发热体5内侧的基部17、和从该基部17通过电阻发热体5的间距之间向炉的半径方向外侧延伸的多个支撑片18，并且形成为梳状，该支撑片18的上面部(电阻发热体5在螺旋状倾斜的状态下接触的支撑片18的上面部中的至少一个角部)为了减少电阻发热体5的热膨胀收缩移动时的摩擦阻力而形成为曲面状(R加工)。因此，电阻发热体5热膨胀收缩时的支撑体13与电阻发热体5之间的摩擦阻力减少，抑制电阻发热体5的因残留应力而发生的永久变形，并提高耐久性。特别是在电阻发热体5加热·热膨胀后的冷却·热收缩时，能够抑制因支撑体13与电阻发热体5之间的摩擦阻力而助长在电阻发热体5中因残留应力导致的永久伸长，并且能够提高耐久性。
另外，根据上述热处理炉2，在电阻发热体5的外侧设置有按照适当间隔配置的并且被固定在隔热件中的多个固定板15，该固定板15按照与端子板14相同的安装构造被安装在电阻发热体5上。因此，能够抑制固定板15的接合部的温度上升和应力集中，并且固定性好，固定板15难以从隔热件4中脱落，能够提高包括电阻发热体5的热处理炉2的耐久性。由于电阻发热体5在每个适当的转弯利用固定板15独立于上述支撑体13及端子板14固定在上述隔热件4上，因此，能够防止因电阻发热体5的蠕变或热膨胀等引起的伸长向一端侧累积的现象。因此，由于电阻发热体5一端侧的卷径增大而变得不与隔热件4的内周面接触，因此，不会发生电阻发热体5的座曲等的变形或断裂，能够提高电阻发热体5的耐久性。
图11是概略表示支撑体的其它例子的截面图。在图11的实施方式中，与图4的实施方式相同的部分标注相同的符号并省略说明。在图11的实施方式中，支撑体13由一端被埋入隔热件4中，另一端沿着水平或者略呈水平的方向朝着直径方向内侧突出的多个管状部件(管)51构成，上述电阻发热体5被载置并支撑在该管状部件51的曲面状的上面部(上部曲面部49)。优选该管状部件51为陶瓷制，在被埋设在隔热件4中的一端(基端部)形成有用来防止管状部件51从隔热件4中脱落的扩径部52。该扩径部52是通过例如在管状部件51的一端嵌合设置比该管状部件51大一圈的圆环部件53而形成的。
为了能够减少上述管状部件51的热容量而实现快速升降温，优选不在作为管状部件51的中空部的轴孔54中填充隔热件。另外，优选在上下相邻的上述管状部件51的先端部之间，作为用来防止上述电阻发热体5脱落的单元(制动器)而架设线状部件55，该线状部件55穿过上下的上述管状部件51的轴孔54，线状部件55的两个端部55a被埋设并固定在隔热件4中。作为线状部件55的材质，优选例如采用与电阻发热体5相同的材质。再者，作为防止电阻发热体5脱落的单元，可以如图13所示，以横跨上下的管状部件51的先端部的方式沿着上下方向立设支柱56，或者也可以如图14所示，在各个管状部件51的先端部嵌合设置圆环部件57。
根据具有这样构成的管状部件51的热处理炉2，上述支撑体13由一端被埋入到隔热件4中，另一端朝着直径方向内侧突出的多个管状部件51构成，上述电阻发热体5被支撑在该管状部件51的曲面状的上面部。因此，电阻发热体5热膨胀收缩时的支撑体13与电阻发热体5之间的摩擦阻力减少，能够抑制电阻发热体5的由残留应力而引起的永久变形的发生，并且能够提高耐久性。
再者，作为上述管状部件51，如图15所示，也可以构成为用来吹出冷却流体例如室温的空气从而强制冷却热处理炉2内的吹出喷嘴。即，管状部件51的轴孔54变成用来吹出冷却流体的吹出孔30。管状部件51的一端贯通隔热件4并与环状流路29连通。根据具有这样构成的管状部件51的热处理炉，由于能够利用管状部件51进行强制空气冷却，因此，不必另设吹出孔。因此，不仅能够简化构造，而且由于上述管状部件51贯通上下的电阻发热体5、5之间，因此，能够不受电阻发热体5的影响就有效地向处理容器3中吹出冷却流体。
图16是概略表示支撑体的其它例子的截面图。在图16的实施方式中，与上述实施方式相同的部分标注相同的符号并省略说明。构成图16的实施方式所涉及的热处理炉的加热器的支撑体13的管状部件51在其先端侧下降倾斜的状态下而设。作为管状部件51的倾斜角度θ，优选5～20°。于是，通过以先端侧下降倾斜的方式配置管状部件51，螺旋状的电阻发热体5在冷却收缩时能够沿着管状部件51倾斜的上面滑动，同时能够容易地向半径方向内侧缩径移动，减少热收缩时的拉伸应力，抑制电阻发热体5的永久伸长，并且能够进一步提高耐久性。再者，在本实施方式的热处理炉的加热器中，也可以采用图12(具有电阻发热体的脱落防止用的线状部件的结构)、图13(具有电阻发热体的脱落防止用的支柱的结构)、图14(具有电阻发热体的脱落防止用的圆环部件的结构)或者图15(作为强制冷却用的吹出喷嘴的结构)所示的结构。
下面，使用图17、图18对上述热处理炉2具体而言对加热器6的制造方法的一个例子进行说明。图17是用来说明应用本发明的热处理炉的制造方法所使用的夹具的结构的立体图，图18是用来说明在本发明的热处理炉的制造方法中在过滤件上堆积隔热件的工序的模式图。
首先，准备预先压制成形为螺旋状并且设有端子板14和固定板15的电阻发热体5、用来支撑该电阻发热体5的支撑体13、用来支撑该支撑体13的鼓状夹具32。支撑体13具有多个支撑片18并且形成为梳状，各个支撑片18的上面部形成为曲面状，以减少电阻发热体5热膨胀收缩移动时的摩擦阻力。再者，作为支撑体13，也可以由通过电阻发热体5的间距之间并且朝着炉的半径方向配置的管状部件51构成。夹具32具有中空状的支轴33、在该支轴33上通过放射状的辐条(spoke)34沿着轴方向按照适当间隔设置的多个圆环形状的基板35，并形成为鼓状。在这些基板35的外周，沿着轴方向设置有朝外开放的截面为U字形状的引导部件36。在这种情况下，引导部件36利用在基板35上以放射状设置的槽架设，并且在圆周方向上按照相等的间隔设置。支撑体13被串联安装在夹具32的引导部件36内。另外，在支轴33的周围设置有多个吸引孔42。一边使这样构成的夹具32旋转，一边在该夹具32之上从其一端将螺旋状的电阻发热体5通过支撑体13的支撑片18之间的槽19或者管状部件之间的间隙螺旋状卷绕安装。
接着，在上述夹具32中的电阻发热体5的外侧，在避开上述端子板14、固定板15以及支撑体13的支撑片18的状态下配置筛网状的过滤件38，在该过滤件38上，沿着圆周方向以适当间隔配置沿着电阻发热体5的轴方向的细径的棒材39。作为过滤件38，例如优选网眼细的铝制筛网等。另外，作为棒材39，例如优选直径为1～2mm左右的不锈钢圆棒。使滤部件38在电阻发热体5的整个外周面避开支撑片18、端子板14和固定板15，并且能够沿着轴方向抽出，按照规定的厚度配置，在该过滤件38上配置棒材39，并用线、橡皮筋固定。
使该夹具32浸渍在包括构成隔热材料的无机纤维的悬浮液40中，通过从夹具32的内侧吸引而使隔热材料堆积在上述过滤件38上。在这种情况下，通过使夹具32旋转，能够搅拌隔热材料的悬浮液40，同时，能够在过滤件38上以均匀的厚度堆积隔热材料。作为该悬浮液40，例如使用由包含二氧化硅、氧化铝或者水合硅酸铝的无机纤维、水以及粘合剂构成的泥浆状的液体。
通过将吸引泵41与夹具32的中空状的支轴33连接，当借助支轴33的吸引孔42对电阻发热体5的内部进行减压时，悬浮液40被吸引到过滤件38的表面，作为不透过过滤件38的隔热材料的纤维成分被层积在过滤件38上。再者，透过过滤件38的水分以及纤维成分通过吸引泵41的排出管43被回收，但也可以再次在悬浮液槽44内循环。
在这种情况下，通过支轴33使夹具32旋转，这样，就能够搅拌悬浮液槽44内的悬浮液40，并且能够在过滤件38上按照均匀的厚度堆积隔热材料。再者，在该旋转操作中，也可以通过驱动与被嵌入轴承45中的一个支轴33连接的电动机46来操作。此时，也可以在悬浮液槽44与支轴33之间设置例如具有气密性的密封部件47，防止液体从悬浮液槽44中漏出。在该工序中，形成所希望层厚的隔热件4，支撑体13的支撑片18的先端部以及端子板14和固定板15被埋设在隔热件4中。
接着，从悬浮液40中捞起上述夹具32，使堆积在过滤件38上的隔热材料自然干燥或者强制干燥，于是得到圆筒状的隔热件4。干燥后，从隔热件4与过滤件38之间，沿着轴方向抽出棒材39，而且，从隔热件4与电阻发热体5之间抽出过滤件38。因棒材39为细径，与隔热件4的接触面积小，所以容易抽出，另外，通过抽出棒材39，在隔热件4与过滤件38之间产生细微间隙，所以，能够比较容易地抽出过滤件38。通过抽出该过滤件38，在隔热件4与电阻发热体5之间形成间隙s(相当于过滤件38与棒材39的厚度)，利用该间隙s能够容许电阻发热体5因热膨胀而向半径方向外侧变位。
通过沿着隔热件4的轴方向抽出支持支撑体13的夹具32，从支撑体13中除去夹具32。接着，通过进行隔热件4的表面处理等，从而能够获得在圆筒状的隔热件4的内壁面上通过支撑体13而设置电阻发热体5的热处理炉2，即加热器6。
根据这样的工序组成的热处理炉2的制造方法，能够减少电阻发热体5热膨胀收缩时支撑体13与电阻发热体5之间的摩擦阻力，抑制电阻发热体5因残留应力而发生的永久变形，并且能够获得耐久性高的热处理炉2。另外，能够抑制固定板15的接合部的温度上升和应力集中，并且能够获得固定性好以使固定板15难以从隔热件4中抽出，具有耐久性高的电阻发热体5的热处理炉2。另外，由于电阻发热体5预先形成为螺旋状，并且使用在位于该电阻发热体5内侧的基部17通过该电阻发热体5的间距之间并向半径方向外侧延伸的多个支撑片18构成的支撑体13、以及在电阻发热体5的圆周方向将该支撑体13定位于规定位置并且沿着轴方向使其排列的夹具32，一边使该夹具32旋转，一边在该夹具32上通过上述支撑体13安装电阻发热体5，因此，省去将电阻发热体5螺旋状卷绕的麻烦。而且，由于根据支撑体13的多个支撑片18或者管状部件而自动设定电阻发热体5的排列间距，因此，不仅省去排列的麻烦，而且提高排列间距的精度。
另外，在本发明中，在电阻发热体5的外侧设置隔热件4的情况下，仅利用来自被浸渍在悬浮液40中电阻发热体5内侧的吸引，使隔热材料通过过滤件38堆积在电阻发热体5的外侧，于是就能在电阻发热体5的外侧形成隔热件4，因此，不需要型箱的组装和离型操作。而且，由于隔热件4只要干燥即可，不需要烧制工序，因此，能够在短时间内形成隔热件4。另外，在成形后，抽出在电阻发热体5与隔热件4之间所设置的过滤件38的情况下，通过抽出在过滤件38与隔热件4之间所设置的棒材39，能够在过滤件38与隔热件4之间产生间隙。另外，由于端子板14的板面沿着隔热件4的轴方向配置，过滤件38难以挂在端子板14上，因此，能够容易地从隔热件4中抽出过滤件38。根据如上所述，能够提高制造热处理炉3时的作业性以及缩短制造时间，并且能够提高电阻发热体5的排列间距的配置精度。
再者，本发明并不局限于上述实施方式，在本发明的主旨范围内能够进行各种各样的设计变更。例如，作为处理容器，既可以是在下端部连接具有导入管部以及排气管部的耐热金属例如不锈钢制的圆筒状的歧管而构成的容器，也可以是双重管构造。

Claims (10)

1.一种热处理炉，其特征在于，包括：
收容被处理体并进行热处理的处理容器；
包围处理容器的筒状的隔热件；
沿着该隔热件的内周面配置的螺旋状的电阻发热体；
在所述隔热件的内周面沿轴方向平行设置的，在轴方向以规定间距支撑电阻发热体的支撑体；和
在所述电阻发热体的外侧在轴方向以适当间隔配置的，沿着直径方向贯通隔热件并向外部延伸的多个端子板，其中，
所述支撑体，具有位于电阻发热体内侧的基部；和从该基部通过电阻发热体之间向半径方向外侧延伸并且支撑电阻发热体的多个支撑片，并形成为梳状，
各支撑片的上面部被形成为曲面状，使得电阻发热体的热膨胀收缩移动时的摩擦阻力减少。
2.如权利要求1所述的热处理炉，其特征在于：
所述支撑体的各个支撑片形成为截面四边形状，所述电阻发热体以螺旋状倾斜的状态配置在隔热件的内周面，支撑电阻发热体的支撑片的上面部中的至少一个角部被形成为曲面状或者倒角形状。
3.一种热处理炉，其特征在于，包括：
收容被处理体并进行热处理的处理容器；
包围处理容器的筒状的隔热件；
沿着该隔热件的内周面配置的螺旋状的电阻发热体；
在所述隔热件的内周面沿轴方向平行设置的，在轴方向以规定间距支撑电阻发热体的支撑体；和
在所述电阻发热体的外侧在轴方向以适当间隔配置的，沿着直径方向贯通隔热件并向外部延伸的多个端子板，其中，
所述支撑体由一端埋入到隔热件中，另一端向直径方向内侧突出的多个管状部件构成，所述电阻发热体被支撑在该管状部件的曲面状的上面部。
4.如权利要求3所述的热处理炉，其特征在于：
在上下相邻的所述管状部件的先端部之间，架设有用来防止所述电阻发热体脱落的线状部件，该线状部件通过上下的所述管状部件的轴孔并且被埋设固定在隔热件中。
5.如权利要求3所述的热处理炉，其特征在于：
在沿着上下方向配设的多个所述电阻发热体的先端部，在上下方向设有用来防止所述电阻发热体脱落的支柱。
6.如权利要求3所述的热处理炉，其特征在于：
在所述管状部件的先端部嵌合有用来防止所述电阻发热体脱落的圆环部件。
7.如权利要求3所述的热处理炉，其特征在于：
所述管状部件被构成为用来强制冷却的吹出喷嘴。
8.如权利要求3所述的热处理炉，其特征在于：
所述管状部件的先端侧被设置成下降倾斜的状态。
9.一种热处理炉的制造方法，该热处理炉具备收容被处理体并进行热处理的处理容器；包围处理容器的筒状的隔热件；沿着该隔热件的内周面配置的螺旋状的电阻发热体；和在所述隔热件的内周面沿轴方向平行设置的，在轴方向以规定间距支撑电阻发热体的支撑体，其特征在于，该热处理炉的制造方法包括：
准备梳状支撑体和夹具的工序，所述梳状支撑体具备具有沿着轴方向配置的多个端子板的螺旋状的电阻发热体，具有位于该电阻发热体内侧的基部，以及在该基部上通过电阻发热体之间朝着半径方向外侧延伸且支撑电阻发热体的多个支撑片，该支撑片的上面部被形成为曲面状，以减少电阻发热体热膨胀收缩时的摩擦阻力；所述夹具将该支撑体在电阻发热体的圆周方向定位在规定位置并且使其沿着轴方向排列；
一边使该夹具旋转一边在夹具上通过所述支撑体安装所述电阻发热体的工序；
在所述电阻发热体的外周避开所述端子板和支撑体的支撑片配置过滤件，在该过滤件上沿着所述电阻发热体的轴方向将细径的棒材在圆周方向以适当间隔配置的工序；
使所述电阻发热体浸渍在包含构成隔热材料的无机纤维的悬浮液中，利用来自电阻发热体内侧的吸引使所述隔热材料堆积在所述过滤件上的工序；
使堆积在所述过滤件上的隔热材料干燥而形成隔热件的工序；
干燥后从所述隔热件与所述过滤件之间抽出所述棒材，进一步从所述隔热件与所述电阻发热体之间抽出所述过滤件的工序；和
从所述支撑体除去所述夹具的工序。
10.一种热处理炉的制造方法，该热处理炉具备收容被处理体并进行热处理的处理容器；包围处理容器的筒状的隔热件；沿着该隔热件的内周面配置的螺旋状的电阻发热体；和在所述隔热件的内周面沿轴方向平行设置的，在轴方向以规定间距支撑电阻发热体的支撑体，其特征在于，该热处理炉的制造方法包括：
准备支撑体和夹具的工序，所述支撑体由具有沿着轴方向配置的多个端子板的螺旋状的电阻发热体，和通过该电阻发热体之间朝着半径方向配置的管状部件构成；所述夹具将该支撑体在电阻发热体的圆周方向定位在规定位置并且使其沿着轴方向排列；
一边使该夹具旋转一边在夹具上通过所述支撑体安装所述电阻发热体的工序；
在所述电阻发热体的外周避开所述端子板和支撑体的支撑片配置过滤件，在该过滤件上沿着所述电阻发热体的轴方向将细径的棒材在圆周方向以适当间隔配置的工序；
使所述电阻发热体浸渍在包含构成隔热材料的无机纤维的悬浮液中，利用来自电阻发热体内侧的吸引使所述隔热材料堆积在所述过滤件上的工序；
使堆积在所述过滤件上的隔热材料干燥而形成隔热件的工序；
干燥后从所述隔热件与所述过滤件之间抽出所述棒材，进一步从所述隔热件与所述电阻发热体之间抽出所述过滤件的工序；和
从所述支撑体除去所述夹具的工序。
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