CN1454029A - 碳电线发热体密封加热器及使用该加热器的流体加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳电线发热体密封加热器。其中，将采用碳纤维的碳电线发热体封入石英玻璃管中，其中，所述碳电线发热体的吸附水分量小于2×10－3g/cm3。

Description

碳电线发热体密封加热器及 使用该加热器的流体加热装置
技术领域
本发明涉及封入碳电线(carbon wire)发热体的加热器以及使用该加热器的流体加热装置，尤其涉及适合用于半导体工艺的发热特性良好的碳电线发热体密封加热器以及使用该加热器的流体加热装置。
背景技术
半导体制造工艺中，在氧化、扩散或CVD处理等各种热处理工序中需要进行各种各样热处理气氛中的严密的温度控制。还有，所述热处理工序中的加热手段的首要条件为不成为杂质金属等劣化半导体性能的物质的发生源。这样，目前多使用如用石英玻璃管包覆由钨等构成发热体外侧的加热器。
但是，所述加热器用于如半导体制造工序领域等时，存在如果包覆由钨等构成发热体的石英玻璃管万一破损，则会金属污染气氛或清洗液、研磨液等，进一步会污染电线的问题。还有，即使所述石英玻璃管不破损，也存在从所述发热体经所述石英玻璃管金属污染的问题。
本发明者们从防止杂质金属的观点出发，提案了与金属质发热体相比更适合用作半导体制造用加热器的碳电线发热体密封加热器(特开2000-21890号公报)。
该碳电线(发热体)是把集束极细碳纤维的碳纤维束编织多束来制作，与现有金属发热体相比，热容量小、升降温特性优异、并且在非氧化性气氛中耐高温性也优异。还因是编织多根细碳纤维的纤维束来制作，所以与由实心碳材构成的发热体相比具有富于弹性、作为半导体制造用加热器容易加工成各种各样的结构、形状的优点。
但是，最近尤其在半导体制造工业领域中，因半导体电路的大容量集成化而电线趋于大口径化，并且因降低成本而对提高成品率的要求加强，为了对应这些要求，比以往进一步要求更加严密的温度控制。因此，希望出现能够以所望状态加热处理炉等的发热不平衡少的加热器。
该碳电线发热体密封加热器从如上所述防止杂质金属污染的观点来说非常优异，但在使用加热器时发现封入碳电线发热体的电极管(石英玻璃管)内面产生黑点。
尤其确认具有直线状发热部、在其两端经弯曲部具有端子部的、侧面形状为コ形的碳电线发热体密封加热器中该黑点的发生显著。
这种封入碳电线发热体的电极管(石英玻璃管)内面的黑点发生会隔断和遮蔽来自发热体的辐射热，所以会成为发热不平衡的原因，因此不好。
所以，本发明者们经过对黑点的发生原因潜心研究，结果发现密封在电极管(石英玻璃管)的碳电线的吸附水分量有影响，并且电极管(石英玻璃管)内径也有影响，以至完成本发明。
还有，所述碳电线发热体密封加热器的端子部如图27A、图27B所示，具备玻璃管421、压缩容纳在该玻璃管421的电线碳(wire carbon)材423、容纳在所述玻璃管421中内且夹在电线碳材423中的碳电线发热体422、容纳在所述玻璃管421内且夹在电线碳材423的用于供电的连接线424。并且，所述玻璃管421的开口端部421a上连接有形成加热器本体部的石英玻璃部件425，从所述开口端部421a引出碳电线发热体422。该开口端部421a呈稍微中间细的形状，以防止碳电线发热体422和电线碳材423等内部填充物飞出。另一方面，所述玻璃管421的其他开口端部(未图示)以引出连接线424的状态被其他玻璃部件密闭。
根据这种构成，碳电线发热体422和用于供电的连接线424经电线碳材423电连接。
以往向所述端子部(玻璃管421)压缩容纳电线碳材423时，把电线碳材423做成一整体填充于玻璃管421内。因此，通常碳电线发热体422的端部如图27B所示设置成偏靠在玻璃管421内壁侧。其结果，如图27A所示，开口端部421a的周边部与碳电线发热体422接触。这样，碳电线发热体422与玻璃管421直接(尤其是挤压)接触，则在其接触点进行碳(C)和石英(SiO2)的反应，存在该部分容易发生断线的技术性课题。
还有，加热器的端子部的形状使用如图28所示的L形的。该端子部也是把电线碳材423做成一整体填充于玻璃管426的一边426a，在固定碳电线发热体422的同时，把碳电线发热体422从玻璃管426的另一边426b引出。在所述另一边426b之前形成加热器本体。
在该端子部，如果弯曲碳电线发热体422，则如图28所示在L形玻璃管426的弯曲部内侧电线碳材423上升，从而呈碳电线发热体422被压在玻璃管426内壁的状态。其结果碳电线发热体422与玻璃管426内的墙壁面接触，在其接触点进行碳(C)和石英(SiO2)的反应，存在该部分容易发生断线的技术性课题。
还有，如上所述，半导体制造领域中要求进一步严密的温度调节控制。因此，期待出现能够以所望状态加热处理炉等的加热器，即具有辐射热方向性的加热器。尤其对于从处理炉的横向加热处理炉的加热器，希望出现增大垂直面方向(横向)的辐射热的加热器。例如，如图29A所示，如果以垂直状态设置所述棒状加热器470，则垂直面方向的辐射热增大。
但是，因发热体471为一根，所以辐射热传导的区域窄。因此，为了扩大辐射热传导的区域，需要邻接于所述棒状加热器470设置多个棒状加热器。此时，需要对应于棒状加热器个数的连接端子472，存在成本增加的技术性课题。
还有，如图29B所示，通过把板状加热器475的发热体476形成为蛇行，可扩大传导垂直面方向辐射热的区域。进一步，此时也不会如棒状加热器470那样连接端子472的个数增多。但是，上下蛇行的发热体476以一定间隔t形成，因此在进一步增大垂直面方向辐射热方面就有局限性。
还有，如上所述碳电线发热体密封加热器从防止杂质金属污染的观点来说非常优异，本发明者们对半导体制造领域的其他用途进行了研究。其结果发现适用于流体加热装置，以至完成本发明。
发明内容
本发明是为了解决上述技术性课题，其第一目的在于抑制控制黑点发生、发热不平衡少、发热特性良好的碳电线发热体密封加热器。
还有，本发明是为了解决上述技术性课题，其第二目的在于提供通过把碳电线发热体配置于玻璃管的大致中心来容纳，防止碳电线发热体和玻璃管的接触，抑制碳电线发热体断线的碳电线发热体密封加热器。
进一步，本发明的第三个目的在于提供没有从加热器的污染物质扩散，尤其没有从发热体的杂质金属等的污染物质的扩散，在抑制处理对象物污染的同时具有辐射热的方向性，能够进一步增大垂直面方向辐射热的碳电线发热体密封加热器。
进一步，本发明的第四个目的在于提供使用碳电线发热体密封加热器，没有从加热器的污染物质扩散，尤其没有从发热体的杂质金属等的污染物质的扩散，在抑制处理对象物的污染的同时气体滞留性优异，并且能够抑制碎片等发生的可小型化的流体加热装置。
为了达到上述第一目的的本发明碳电线发热体密封加热器的特征在于，对于把使用碳纤维的碳电线发热体容纳在石英玻璃部件内的碳电线发热体密封加热器，所述碳电线发热体的吸附水分量小于2×10-3g/cm3。其特征还在于对于把使用多根碳纤维编织的碳电线密封在石英玻璃部件内的碳电线发热体密封加热器，所述碳电线发热体的吸附水分量小于2×10-3g/cm3。
密封在石英玻璃部件内的碳电线发热体密封加热器吸附着较大量的水分。因此，如下述反应式所示，升温时该吸附水分和碳电线反应，另一方面一旦冷却其反应分子成为黑点附着在电极管(石英玻璃管)内面。
反应式
因此，为了抑制上述反应，使密封在石英玻璃部件内的碳电线发热体的吸附水分量小于2×10-3g/cm3。
这样，由于本发明碳电线发热体密封加热器使用了吸附水分量小于2×10-3g/cm3的碳电线发热体，因此，能够得到抑制黑点发生、发热不平衡少的良好发热特性。
这里，所述石英玻璃部件最好为管状，所述碳电线发热体的直径和石英玻璃管的内径之比为1∶2～5。把碳电线发热体直径定为1时的石英玻璃管的内径比例小于2的情况是，碳电线和石英玻璃管的内面相接触的可能性提高，并且即使在不接触的部分，从碳电线发热体到石英玻璃管内面的距离也非常近。因此，当发生所述黑点分子时，不分散到石英玻璃管的内部，而在最短距离的石英玻璃管内面集中形成黑点。
其结果，能够从碳电线发热体密封加热器的外观确认黑点，在相关部分产生发热不平衡，所以不好。
另一方面，把碳电线发热体直径定为1时的石英玻璃管的内径比例大于5的情况是，石英玻璃管的热容量增大，升降温时的热应答性降低，因此不好。
还有，所述碳电线发热体密封加热器为具有直线状发热部，在其两端经弯曲部具有端子部的コ形碳电线发热体密封加热器，所述碳电线优选从所述石英玻璃管的中心部偏离配置。
如上所述，使用吸附水分量小于2×10-3g/cm3的碳电线发热体时，即使碳电线发热体从石英玻璃管的中心部偏离配置，也能抑制黑点发生，能够得到发热不平衡少的发热特性良好的碳电线发热体密封加热器。
还有，把碳电线发热体直径定为1时的石英玻璃管的内径比例在2～5的情况是，即使碳电线发热体从石英玻璃管的中心部偏离配置，也能抑制黑点发生，能够得到发热不平衡少的发热特性良好的碳电线发热体密封加热器。
还有，为了进一步完成本发明第二目的而进行的本发明碳电线发热体密封加热器为所述任意碳电线发热体密封都在玻璃部件中的加热器，其特征在于具备端子部，该端子部具有配置于所述石英玻璃部件的端部且容纳所述碳电线发热体端部的玻璃管、压缩容纳在所述玻璃管中且夹着所述碳电线发热体端部的电线碳部件、端部容纳在所述玻璃管中且夹在压缩的电线碳部件的供电用连接线，所述电线碳部件是由集束电线碳材的多个电线碳束构成，所述碳电线发热体配置于所述多个电线碳束之间且所述玻璃管的大致中心位置。
这样，本发明碳电线发热体密封加热器中，电线碳部件是由集束电线碳材的多个电线碳束构成，所述碳电线发热体配置于所述多个电线碳束之间且所述玻璃管的大致中心位置。
即电线碳束具有如同钻头、镗床等卡盘部的功能，欲使碳电线发热体位于玻璃管的中心。其结果碳电线发热体被设置在所述玻璃管的大致中心，不与玻璃管接触。
其结果，避免了玻璃管与碳电线发热体之间的反应，抑制了由此引起的断线，因此，与以往相比能够较为显著地延长加热器寿命。还有，碳电线发热体通过多个电线碳束的大致中心，因此，能够容易地进行其阻抗调整。
还有，为了进一步完成本发明第二目的而进行的本发明碳电线发热体密封加热器为所述任意碳电线发热体都密封在玻璃部件中的加热器，其特征在于具备端子部，该端子部具有配置于所述石英玻璃部件的端部且容纳所述碳电线发热体的一部分的第一玻璃管、与所述第一玻璃管轴线相同且容纳向所述碳电线发热体供给电力的供电用连接线的端部及所述碳电线发热体的端部的第二玻璃管、压缩容纳在所述第一、第二玻璃管内且夹着所述碳电线发热体、供电用连接线，所述电线碳部件是由集束电线碳材的多个电线碳束构成，所述碳电线发热体配置于所述多个电线碳束之间且所述玻璃管的大致中心位置。
这种本发明碳电线发热体密封加热器也与所述发明相同，避免了第一玻璃管与碳电线发热体之间的反应，抑制了由此引起的断线，因此，与以往相比能够较为显著地延长加热器寿命。还有，碳电线发热体通过多个电线碳束的大致中心，因此，能够容易地进行其阻抗值调整。
尤其在本发明中，把所述碳电线发热体的一部分容纳在第一玻璃管中，并把供给电力的供电用连接线的端部及所述碳电线发热体的端部容纳在第二玻璃管中。
因此，能够改变容纳供给电力的供电用连接线的端部的第二玻璃管和容纳碳电线发热体的一部分的第一玻璃管中的电线碳部件的量。
从而，通过使夹着供电用连接线的端部的第二玻璃管的电线碳部件的量大于第一玻璃管的电线碳部件的量，能够牢固地夹住连接线，抑制电阻的不稳定化。
还有，希望容纳在所述第二玻璃管内的电线碳部件多于容纳在所述第一玻璃管的电线碳部件。
通过这样使第二玻璃管的电线碳部件的量大于第一玻璃管的电线碳部件的量，能够牢固地夹住连接线，抑制电阻的不稳定化。
还希望，电线碳束在所述玻璃管内容纳成所述电线碳束的折回部位于容纳所述碳电线发热体端部的玻璃管的碳电线发热体的引出侧。
这样，电线碳束折回，并且所述电线碳束的折回部位于玻璃管的碳电线发热体的引出侧。因此，阻止来自玻璃管端部的尘状物进入到封入碳电线发热体的石英玻璃部件中。
其结果，能够防止这些尘状物引起的与石英玻璃部件内壁的反应，向内壁的附着，发热不平衡等。
还有，根据该结构容易把连接线插入到压缩的电线碳部件中，并且更加牢固地固定该前端而能够进行稳定的供电。
进一步，优选容纳所述碳电线发热体端部的玻璃管形成为直线状，同时，碳电线发热体及电线碳束排列成与所述玻璃管的轴线大致平行，从所述玻璃管的端部引出碳电线发热体。
这样，对于容纳碳电线发热体端部的玻璃管形成为直线状的情况，因碳电线发热体配置于玻璃管的大致中心部，所以玻璃管端部和碳电线发热体不会接触。
还有，优选容纳所述碳电线发热体的一部分的第一玻璃管形成为直线状的同时，容纳向所述碳电线发热体供给电力的供电用连接线及所述碳电线发热体端部的第二玻璃管形成为直线状，碳电线发热体及电线碳束排列成与所述第一、第二玻璃管的轴线大致平行，从所述第一玻璃管的端部引出碳电线发热体。
此时，也与所述情况相同，因碳电线发热体配置于玻璃管的大致中心部，所以第一玻璃管端部和碳电线发热体不会接触。
还有，优选容纳所述碳电线发热体端部的玻璃管以T形形成的同时一端部封闭，碳电线发热体及电线碳束排列成从玻璃管的开口端部到密封端部与轴线大致平行，在所述玻璃管的弯曲部，碳电线发热体从电线碳束之间引出。
这样，以往，端子部和碳电线发热体密封在玻璃部件中的发热部，把经L形弯曲部连接的加热器的L形玻璃管形成为T形，碳电线发热体及电线碳束排列成从玻璃管的开口端部到密封端部与轴线大致平行，在所述玻璃管的弯曲部，碳电线发热体从电线碳束之间引出。
因此，从完全部分到密封端部发挥电线碳部件的挤压功能。因此，能够避免如以往L形玻璃管的情况那样，电线碳材在弯曲部上升，碳电线发热体与内壁面挤压接触这种不良状况。
还有，上述玻璃管从所述弯曲部到密封端部的长度优选设定为从弯曲部延设的玻璃管内径的1.5倍以上。
相对于此，在玻璃管从弯曲部到密封端部的长度小于从延设的玻璃管内径的1.5倍时，则从弯曲部到密封端部的电线碳部件的挤压功能弱，产生如以往L形玻璃管的情况那样，电线碳材在弯曲部上升，碳电线发热体与内壁面挤压接触的问题。
所述玻璃部件及玻璃管优选由石英玻璃材料构成。还有，所述外套管优选由石英玻璃材料构成。
还有，为了进一步完成本发明第三个目的而进行的本发明碳电线发热体密封加热器，其特征在于在由容纳所述任意碳电线发热体的石英玻璃管构成的加热器、设置于所述加热器部的石英玻璃管两端的封闭端子部、设置于所述封闭端子部的连接端子来构成的加热器中，具有把所述石英玻璃管在上下方向上卷绕成螺旋状，把在上下方向延设的石英玻璃管形成为直线状的同时，把上下部的石英玻璃管形成为圆弧状的加热器部、加热器部的石英玻璃管的两端部延设在同一面侧，且形成于其端部的封闭端子部。
这样，把所述石英玻璃管在上下方向卷绕成螺旋状，把延设在上下方向的石英玻璃管形成为直线状的同时，把上下部的石英玻璃管形成为圆弧状、该石英玻璃管的两端部延设在同一面侧，在其端部形成封闭端子部。
从而，从碳电线发热体的辐射热是，来自圆弧状石英玻璃管的辐射热少，主要来自延设在上下方向的直线状石英玻璃。因此，能够进一步增大垂直面方向及横向的辐射热。
还有，加热器部是把石英玻璃管在上下方向以螺旋状卷绕来形成，因此，所述直线状石英玻璃管相对于辐射方向配置在前后，并且对于所述石英玻璃管从垂直面方向(横向)看时，成为后侧直线状石英玻璃管位于前侧多个直线状的石英玻璃管之间的结构。即根据来自配置于前后的直线状石英玻璃管的辐射，能够进一步增大垂直面方向(横向)的辐射热。并且，通过调整其间隔，能产生在垂直面方向的局部性不均匀性小的热辐射。
进一步，加热器部的石英玻璃管的两端部延设在同一面侧，在其端部形成封闭端子部。
这样封闭端子部形成在加热器部的同一面侧，因此能够使与电源的连接变得容易。夹着所述加热器部，封闭端子部的形成侧和反对侧成为照射侧。从而，通过在封闭端子部的形成侧配置反射板等，能够进一步增大辐射。
还有，本发明碳电线发热体密封加热器是特征在于在由容纳所述任意碳电线发热体的石英玻璃管构成的加热器部、设置于所述加热器部的石英玻璃管两端的封闭端子部、设置于所述封闭端子部的连接端子构成的碳电线发热体密封加热器，具有把所述石英玻璃管在上下方向卷绕成螺旋状，把延设在上下方向的石英玻璃管形成为直线状的同时，把上下部的石英玻璃管形成为圆弧状的加热器部、加热器部的石英玻璃管的两端部延设在同一面侧且形成于其端部的封闭端子部，并且所述封闭端子部具备容纳所述碳电线发热体端部的玻璃管、压缩容纳在所述玻璃管且夹着所述碳电线发热体端部的电线碳部件，所述电线碳部件是由集束电线碳材的多个电线碳束构成，所述碳电线发热体配置于所述多个电线碳束之间且所述玻璃管的大致中心位置。
根据这种碳电线发热体密封加热器，可成为同时达到上述第一、第二及第三个目的的加热器。即能够提供抑制黑点发生，发热不平衡少且发热特性良好，抑制碳电线发热体断线，并且具有辐射热的方向性，能够进一步增大垂直面方向辐射热的碳电线发热体密封加热器。
这里，所述形成为圆弧状的石英玻璃管的曲率半径优选为石英玻璃管外径的2～5倍。
这样，如果曲率半径小于石英玻璃管外径的2倍，则成为圆弧状时石英玻璃管的内部会变形，可能导致碳电线发热体接触到石英玻璃管内壁，所以不好。
还有，如果曲率半径大于石英玻璃管外径的5倍，则加热器宽度增大的同时上下方向的辐射增大，所以也不好。
还有，所述石英玻璃管形成为圆弧状的加热器部的外周部侧的壁厚与内周部侧的壁厚之比优选1∶1.1～2。
这样，因形成为内周部侧的壁厚大，所以内周部侧的热容量大，能够减少内周部侧的辐射。
还有，能够抑制来自配置于前后的直线状石英玻璃管的辐射热向与垂直面方向正交的方向(纵向)放射。
进一步，该结构对于把碳电线发热体由给定拉伸张力容纳在卷绕成螺旋状的石英玻璃管内的本发明加热器，能够增强应力大的部分，能够进一步防止发生破损等。
进一步，所述圆弧状石英玻璃管优选与邻接的圆弧状石英玻璃管至少间隔石英玻璃管外径的1～3倍形成。
优选紧密卷绕石英玻璃管，因为能够增大垂直面方向(横向)辐射热。
但是，如上所述，加热器部因把石英玻璃管在上下方向以螺旋状卷绕来形成，所以所述直线状石英玻璃管对于辐射方向前后配置。从而，如果过度紧密卷绕，则无法有效利用来自配置于后面的直线状石英玻璃管的辐射热，并且卷绕的石英玻璃管的内周侧会成为异常的高温。为了避免该现象，石英玻璃管优选隔着石英玻璃管外径的1倍以上来卷绕。
还有，通过定为3倍以下，能够产生在垂直方向局部性不均匀性更小的热辐射。
还有，优选具备由设置成内接于形成在所述上部的圆弧状石英玻璃管的加热器上部保持部件、设置成外接于形成在所述下部的圆弧状石英玻璃管的加热器下部保持部件、连接所述加热器上部保持部件和加热器下部保持部件的连接部件构成的加热器保持部。
这样，通过设置加热器保持部能够增加加热器部的机械强度，防止破损。还有，因设置了加热器下部保持部件，所以设置性提高。进一步，加热器保持部安装在形成为圆弧状的石英玻璃管的圆弧状部的热容量增大，能够进一步减少上下方向的辐射。
还有，优选把所述加热器上部保持部件焊接在形成于上部的圆弧状石英玻璃管内侧的同时，把所述加热器下部保持部件焊接在形成于下部的圆弧状石英玻璃管外侧。
还有，优选具备由在形成于所述上部的圆弧状石英玻璃管内侧按照给定间隔设置的加热器上部保持部件、设置成外接于形成在所述下部的圆弧状石英玻璃管的加热器下部保持部件、连接所述加热器上部保持部件和加热器下部保持部件的连接部件构成的加热器保持部。
这样，因在形成于上部的圆弧状石英玻璃管内侧和加热器上部保持部件之间设定了给定间隔，所以，能够避免振动等引起的石英玻璃管与加热器上部保持部件的冲突，能够防止破损。该间隔优选在0.2mm以上。
还有，优选所述加热器下部保持部件的下面位于封闭端子部下表面的上方。
因加热器下部保持部件的下面位于封闭端子部下表面的上方，所以在水平面设置加热器时，加热器下部保持部件的下面不会接触到设置面。从而，即使因地震等引起上下振动，加热器下部保持部件的下面也不会接触到设置面，能够防止连接封闭端子部和石英玻璃管的部分破损。
优选所述加热器下部保持部件的下面位于封闭端子部下表面的上方0.5mm以上之处。具有0.5mm以上高低差时，即使因地震等引起上下振动，加热器下部保持部件的下面也不会接触到设置面，能够防止破损。
还有，为了进一步完成本发明第四个目的而进行的使用本发明碳电线发热体密封加热器的流体加热装置，其特征在于在具备加热从流体供给源供给的流体的加热管、形成于所述加热管外周且由容纳所述任意碳电线发热体的石英玻璃管构成的加热器部、容纳所述加热管及加热器部的外壳地流体加热装置中，其特征在于在所述加热管内部配置作为所通过流体的阻抗的填充物的同时，扩散板与填充物在该填充物的上流侧面形成为一体。
这样，在加热管内部配置有成为通过的如气体的阻抗的填充物，所以能够对通过的流体赋予适度的滞留时间。其结果，通过加热管内部的流体根据来自所述加热器部的辐射热能够获得充分的热，能够升温至给定温度。还有，能够滞留通过加热管内部的流体，所以能够使加热管、加热器部小型化。
尤其，扩散板与填充物在该填充物的上流侧面形成为一体，所以引入到加热管内部的气体由该扩散板扩散，从填充物的上流侧面的整面流入气体。其结果气体通过填充物的全区域，在提高气体滞留性的同时提高热交换效率。
还有，扩散板与填充物在填充物的上流侧面形成为一体，所以不会有填充物的一部分脱落的现象，能够防止该现象引起的碎片等的发生。
还有，使用本发明碳电线发热体密封加热器的流体加热装置，其特征在于在具备加热从流体供给源供给的流体的加热管、形成于所述加热管外周且由容纳所述任意碳电线发热体的石英玻璃管构成的加热器部、容纳所述加热管及加热器部的外壳地流体加热装置中，其特征在于在所述加热管内部配置作为所通过流体的阻抗的填充物的同时，扩散板与填充物在该填充物的上流侧面形成为一体，具备端子部，该端子部具有在所述加热器端部容纳所述碳电线发热体端部的玻璃管、压缩容纳在所述玻璃管中且夹着所述碳电线发热体端部的电线碳部件、在所述玻璃管中容纳端部且夹在压缩的电线碳部件的供电用连接线，所述电线碳部件是由集束电线碳材的多个电线碳束构成，所述碳电线发热体配置于所述多个电线碳束之间且所述玻璃管的大致中心位置。
根据这种使用碳电线发热体密封加热器的流体加热装置，可形成同时达到上述第一、第二及第四个目的的加热器。即能够提供抑制黑点发生，发热不平衡少且发热特性良好，抑制碳电线发热体断线，并且气体滞留性优异，可更小型化的流体加热装置。
这里，优选扩散板与填充物在该填充物的下流侧面形成为一体。这样，通过扩散板与填充物在该填充物的下流侧面形成为整体，能够提高气体滞留性。并且也不会有填充物的一部分脱落的现象，能够防止该现象引起的碎片等的发生。
还有，优选所述填充物为短柱状的石英玻璃珠，同时所述扩散板为石英玻璃板，在通过熔接所述石英玻璃珠来形成的填充物的至少一面熔接所述扩散板。
这样，填充物为短柱状的石英玻璃珠，扩散板为石英玻璃板时，通过熔接容易地制造一体物。
进一步，优选所述扩散板由具有多个贯通孔的圆板状石英玻璃构成，由贯通孔产生的每单位面积的开口率优选外周部大于中心部。
这样，因外周部的每单位面积的开口率大于中心部来形成，所以引入到加热管内部的气体沿着加热管外周部方向扩散，从填充物上流侧面的整面流入气体。其结果气体通过填充物的全区域，在提高气体滞留性的同时提高热交换效率。
还有，因加热器部配置在外周部，所以通过把气体向外周部方向扩散，能够进一步有效加热，能够进一步确实提高热交换效率。
还有，通过熔接短柱状石英玻璃珠来形成的填充物优选为通过以1∶4～4∶1的个数比混合直径6～12mm、长6～12mm的玻璃珠和直径4～10mm、长4～10mm的玻璃珠该两种大小玻璃珠并熔接来形成的成型体。
这样，由通过熔接石英玻璃珠来形成的成型体构成的填充物配置在加热管内，因此，引入到加热管内的气体将通过由所述填充物形成的复杂弯曲交错的微细通道而赋予适度的滞留时间。还有，从所述加热器部的辐射热在所述成型体内部反复着复杂的透过、折射、散射、反射。
其结果，能够对引入的气体赋予充分的热量，因此，热交换效率优异，能够小型化加热管、加热器部。
还有，通过熔接短柱状石英玻璃珠来形成的填充物下流侧的气孔率优选小于上流侧的气孔率。
这样，因下流侧的气孔率小于上流侧的气孔率，所以能够提高气体的滞留性。
附图说明
图1为表示本发明第一实施方案中密封有碳电线发热体的加热器的图，是具有直线状发热部，在其两端经弯曲部具有端子部的侧面コ形碳电线发热体密封加热器的概略截面图。
图2是碳电线(发热体)的概略图。
图3A是碳电线发热体密封加热器的直线状发热部的概略截面图，表示碳电线直径与石英玻璃管内径之比为2～5时的情况。
图3B是碳电线发热体密封加热器的直线状发热部的概略截面图，表示碳电线直径与石英玻璃管内径之比小于2时的情况。
图4A是表示本发明第二实施方案中密封有碳电线发热体的加热器端子部的图，是与玻璃管的轴线平行的截面图。
图4B是表示本发明第二实施方案中密封有碳电线发热体的加热器端子部的图，是与玻璃管的轴线正交的截面图。
图5是表示应用图4所示端子部的截面图。
图6A是表示密封有碳电线发热体的加热器端子部的变形例的概略截面图，是与玻璃管的轴线平行的截面图。
图6B是图6A的I-I截面图。
图7是表示使用图6所示端子部的碳电线发热体密封加热器的全体形状的图。
图8是表示从玻璃管的弯曲部到密封端部的长度小于所延设玻璃管内径的1.5倍情况的截面图。
图9是表示端子部的另一变形例的截面图。
图10是表示本发明碳电线发热体密封加热器的第三个实施方案的斜视图。
图11是用截面表示图10所示碳电线发热体密封加热器的封闭端子部的侧面图。
图12A是表示石英玻璃管截面的图，是图11的I-I截面图。
图12B是表示石英玻璃管截面的图，是图11的II-II截面图。
图13A是表示图10封闭端子部内部结构的纵截面图。
图13B是表示图10封闭端子部内部结构的横截面图。
图14是表示构成封闭端子部的封闭管的斜视图。
图15是用于说明第三个实施方案课题的侧面图。
图16是用于说明第三个实施方案的变形例的重要部位扩大图。
图17是用于说明第三个实施方案的变形例的重要部位扩大图。
图18是用于说明第三个实施方案的变形例的正面图。
图19是表示本发明第四个实施方案的图，是表示使用本发明碳电线发热体密封加热器的气体(流体)加热装置的侧面截面图。
图20是图19中A-A线切断截面图。
图21是表示配置于加热管内的填充物及扩散板的图。
图22是表示气体(流体)的流向的模式图。
图23是表示填充物及扩散板的制造过程的图。
图24是扩散板的正面图。
图25是表示气体(流体)加热装置变形例中填充物及扩散板的制造过程的图。
图26是表示气体(流体)加热装置变形例的截面图及颈部变化的图。
图27A是表示以往加热器端子部的截面图，是与玻璃管的轴线平行的截面图。
图27B是图27A的I-I截面图。
图28是表示以往其他端子部的截面图。
图29A是表示以往加热器的概略图，是表示棒状加热器的图。
图29B是表示以往加热器的概略图，是表示板状加热器的图。
具体实施方式
基于图1～图3说明本发明碳电线发热体密封加热器的第一实施方案。
该碳电线发热体密封加热器1如图1所示是由直线状发热部2和设置于所述发热部2两端的端子部3构成，呈侧面コ形的形状。
所述发热部2是由容纳由碳纤维束构成的作为发热体的碳电线(发热体)4的石英玻璃管20构成，具备直线状部21。该石英玻璃管20具有所述直线状部21和在其两端弯曲且连接到端子部3的弯曲部22和构成端子部3的一部分的大直径部23。
如图3A所示，把后述的碳电线的直径D定为1时，所述石英玻璃管20的内径C形成为其的2～5倍。会有碳电线(发热体)4多少发生变化而呈椭圆形的情况，此时，把所述椭圆的短径定为1，并且有上述比例来确定石英玻璃管20的内径C。
还有，所述端子部3具有一根连接线31，对于一个加热器1，如图1所示需要两个端子部3。这些端子部3结构相同，因此对一个端子部3进行说明。
该端子部3具备构成端子部3的所述石英玻璃管20的大直径部23、容纳在所述大直径部23内部的直管32、压缩容纳在所述直管32内的多个电线碳材33、封闭所述石英玻璃管20端部的封闭玻璃管34、设置于封闭玻璃管34中的由钨(W)构成的连接线31。
所述碳电线(发热体)4是被压缩容纳在直管32中的多个电线碳材33以压缩状态夹住的结构连接，该电线碳材33上连接有连接线31。
接着，基于图2说明碳电线(发热体)4。
该碳电线(发热体)4是把集束极细碳单纤维的碳纤维束以编纽形状、或组纽形状编织多束制成，与现有金属制或SiC制的发热体相比，热容量小且升降温特性优异，并且在非氧化性气氛中的耐高温性也优异。
还有，因是编织多根细碳单纤维的纤维束制作，所以与实心碳材构成的发热体相比赋予弹性，并且形状变形顺应性及加工性优异。
具体来说，所述作为碳电线(发热体)4，使用集束10束程度直径5～15μm的碳纤维，如直径7μm的碳纤维约3000～3500根程度的碳纤维束，编织成直径约2mm以编纽或组纽形状等的碳电线。
还有，作为碳电线(发热体)4使用吸附水分量小于2×10-3g/cm3的碳电线。
这样，因碳电线(发热体)4吸附水分量小，所以在升温时抑制吸附水分与碳电线的反应。其结果，能够抑制对于石英玻璃管20内面的反应分子(黑点)的附着。
升温时即使小于2×10-3g/cm3的吸附水分和碳电线之间产生反应，此时也不会成为黑点，只不过在石英玻璃管20内面附着对加热器发热特性没有影响程度的薄黑膜。
所述碳电线(发热体)的编织跨度为2～5mm程度。所述编纽或组纽形状的碳电线(发热体)4优选在表面具有碳纤维的毛绒4a，该毛绒是所切断碳纤维(单纤维)的一部分从碳电线外周面突出形成的。
由该碳纤维产生的表面毛绒优选为0.5～2.5mm程度。
还有，从发热性状的均匀性、耐稳定性等观点及防尘等观点出发，所述碳电线优选为高纯度，碳电线中含有的杂质量以灰分重量计优选在10ppm以下。更优选碳电线中含有的杂质量以灰分重量计在3ppm以下。
然后优选把所述碳电线(发热体)4放在石英玻璃管20内部，插入成只让所述毛绒4a与石英玻璃管内壁接触，碳电线(发热体)4本体实质上不接触。通过这样，极力抑制石英玻璃(SiO2)和碳电线的碳(C)在高温下的反应，能够抑制石英玻璃劣化及碳电线耐久性降低。
但是，如图1所示，所述碳电线发热体密封加热器1为具有直线状的发热部2，在两端经弯曲部具有端子部3的侧面形状为コ形的加热器，因此，所述碳电线(发热体)4配置成偏心于石英玻璃20的中心部。
即如图3A所示，碳电线(发热体)4偏心配置于所述石英玻璃管20内，碳电线(发热体)4与石英玻璃管20内面相接触。
此时，如图3A所示把碳电线(发热体)4的直径D定为1时，所述石英玻璃管20的内径C形成为其比率为2～5倍。
这样，把碳电线(发热体)4的直径D定为1时，所述石英玻璃管20的内径C形成为其比率为2～5倍，所以能够减少碳电线(发热体)4和石英玻璃管4内面的接触部分A的面积。
另一方面，如图3B所示，把碳电线(发热体)4的直径D定为1时，如果其比率小于2，则碳电线(发热体)4和石英玻璃管20内面的接触部分B的面积增大，所以不好。
还有，形成为石英玻璃管20的内径C的比率为2～5倍，因此，在没有接触的部分从碳电线(发热体)4到对置的石英玻璃管20的内面的距离d长。
因此，即使发生了所述黑点(反应分子)，也会分散到石英玻璃管20内部，在石英玻璃管20内部形成为薄黑膜。
这样，因没有在石英玻璃管20的特性部分以黑点集中性地形成，所以不产生发热不平衡。
另一方面，把碳电线(发热体)4的直径D定为1时，如果石英玻璃管20的内径C的比率超过5，则石英玻璃管20的热容量增大，升降温时的热应答性降低，所以不好。还有，向石英玻璃管20内的黑点容易发生在容易冷却的部分。
从而，对于碳电线(发热体)4的直径D，如果石英玻璃管20的内径C过大(把碳电线(发热体)4的直径D定为1时，石英玻璃管的内径C的比例超过5)，则图3A中的距离d增大，尤其在容易冷却的部分a容易产生黑点。
考虑到以上情况，优选形成为把碳电线(发热体)4的直径D定为1时，所述石英玻璃管20的内径C的比率为2～5倍。
对于这样构成的碳电线发热体密封加热器1，因使用吸附水分量小于2×10-3g/cm3的碳电线(发热体)4，所以，即使向碳电线(发热体)4供给电力，反复升降温，也能够抑制黑点发生，保持发热不平衡少的良好的发热特性。
所述碳电线发热体的吸附水分量更优选以密封到石英玻璃部件内的状态为2×10-3g/cm3以下。这可以通过调节密封前的碳电线发热体的吸附水分量及密封到石英玻璃部件内的条件来实现。
还有，同样地石英玻璃管20的内径C为碳电线(发热体)4的直径D的2～5倍的情况，也能够抑制黑点发生，保持发热不平衡少的良好的发热特性。
                         实施例
使用吸附水分量不同的碳电线(发热体)，制作图1所示コ形的碳电线发热体密封加热器(直线状部的长度为700mm)，在以下条件下进行升温试验，以确认黑点发生状况。加热器制作时的石英玻璃管20内部的压力在加热器温度1200℃，1torr下进行。
升温条件
升温气氛：大气开放体系
电极温度：1350℃
工作时间：240h
将其结果示于表1。
                                     表1
      加热器制作条件 吸附水分量(g/cm3) 黑点发生个数 黑点数(个)
 石英玻璃管内径(mm)  把电线直径定为1时的管内径的比例
比较例1 4 2 5×10-5 5根中5根    无数
   无数
     9
     9
     10
实施例1 4 2 1×10-4 5根中0根      0
     0
     0
     0
     0
这样，对于使用吸附水分量小的碳电线(发热体)的碳电线发热体密封加热器，确认没有发生黑点。
还有，使用4种内径不同的石英玻璃管，制作如图1所示コ形的碳电线发热体密封加热器(直线状部为800mm)，在以下条件下进行升温试验，以确认黑点发生状况。加热器制作时的石英玻璃管20内部的压力在加热器温度1200℃，1torr下进行。使用水分吸附量在1×10-4g/cm3以下的碳电线。
升温条件
升温气氛：大气开放体系
电极温度：1400℃
工作时间：1h
将其结果示于表2。
                           表2
        加热器制作条件 黑点发生个数 黑点数(个)
 石英玻璃管内径(mm) 把电线直径定为1时的管内径的比率
 比较例2      3        1.5    2根中1根      5
 实施例2      4         2    2根中0根      0
 实施例3      6         3    2根中0根      0
 实施例4      10         5    2根中0根      0
 比较例3      14         7    2根中0根      0
这样，把碳电线(发热体)4的直径定为1时，石英玻璃管的内径比率为2～5倍时，确认可控制黑点的发生。可以看出，比较例3中热容量大，热应答性差。
还有，使用内径3mm和10mm的石英玻璃管，制作如图1所示コ形的碳电线发热体密封加热器，在以下条件进行升温试验，以确认黑点发生状况。加热器制作时的石英玻璃管20内部的压力在加热器温度1200℃，1torr下进行。使用水分吸附量在1×10-4g/cm3以下的碳电线。
升温条件
升温气氛：在加热器管的外侧安装隔热用管来升温
电极温度：1600℃
工作时间：1h
将其结果示于表3。
                                     表3
                 加热器制作条件                     短时间调查结果
石英玻璃管内径(mm)  把电线直径定为1时的管内径比率 黑点 Si、白点 发生个数
比较例4 3 1.5   无数*1   无数*1 5根中4根
     0      0
  无数*1   无数*1
  无数*1   无数*1
  无数*1   无数*1
实施例5 10 5      0      0 5根中1根
     0      0
    2*2      0
    0*3      0
     0      0
注：*1表示只在直线状部(发热部)的石英玻璃管产生。
    *2表示在直线状部(发热部)的石英玻璃管产生了薄黑膜。
    *3表示在端子部大直径管部的石英玻璃管产生了黑点。
在比较例4不仅产生黑点还产生了白点(Si)。通过增大石英玻璃管内径，确认具有对黑点及白点(Si)的抑制效果。
如上所述，根据本发明碳电线发热体密封加热器能够抑制黑点发生，得到发热特性良好的碳电线发热体密封加热器。
接着，基于图4A、图4B对本发明碳电线发热体密封加热器的第二实施方案进行说明。该实施方案的特征尤其在于碳电线发热体密封加热器的端子部。对与图1～图3所示部件相同或相当的部件赋予同一符号，省略其详细说明。
图4A、图4B所示加热器端子部具有容纳碳电线(发热体)4端部的玻璃管100、压缩容纳在所述玻璃管100且夹住所述碳电线发热体4端部的电线碳部件33、端部容纳在所述玻璃管100且夹在压缩的电线碳部件33的供电用连接线31。所述玻璃管100由石英玻璃形成，具有两侧端部开口且其轴线为直线状的圆筒形状。
然后，所述玻璃管100的一个开口端部100a连接着构成加热器本体的石英玻璃部件(未图示)。从该开口端部100a引出碳电线发热体4，在加热器本体内部配线。
所述开口端部100a为了防止碳电线发热体4或电线碳部件33等的内部填充物的飞出而呈稍微中间细的形状。另一方面，所述玻璃管100的其他开口端部100b以引出连接线31的状态被其他玻璃部件(封闭玻璃管34)密闭。
该实施方案中，与图1所示端子部相比，在不具备容纳在大直径部23内部的直管32方面有差异。
还有，所述电线碳部件33由集束电线碳材的三个电线碳束33a、33b、33c构成。所述碳电线发热体4配置成在该三个均等的碳电线碳束33a、33b、33c之间，且位于所述玻璃管100的大致中心。
即，向所述玻璃管100内部插入、填充碳电线碳束33a、33b、33c时，这些碳电线碳束33a、33b、33c如同具有钻头、镗床等卡盘部的功能，欲使碳电线发热体4位于玻璃管100的中心。
其结果碳电线发热体4被设置在所述玻璃管100的大致中心。
从碳电线发热体4配置于玻璃管100的中心部的方面考虑，所述电线碳束优选均等且为3个以上奇数个。所述电线碳束为偶数或不均等时，难以把碳电线发热体4配置于玻璃管1的中心部。
因此，电线碳束33a、33b、33c优选尽量均等。例如，使用构成电线碳束33a、33b、33c的电线碳材总共8根作成3个电线碳束时，优选设计成由3根电线碳材构成2个电线碳束、由2根电线碳材构成1个电线碳束。
还有，电线碳束为3个以上的奇数个时，向玻璃管100的压缩填充作业困难。
从而，尤其优选电线碳束为均等的3个束。
碳电线(发热体)4使用在第一实施方案中使用的。还有，作为电线碳材，使用与所述碳电线发热体4相同的，使用集束10束程度直径5～15μm的碳纤维，如直径7μm的碳纤维约3000～3500根程度，编织成直径约2mm的编纽或组纽形状等的碳电线。
作为电线碳材使用吸附水分量小于2×10-3g/cm3的碳电线，对于编织跨度、碳单纤维的毛绒也使用与第一实施方案中使用的碳电线4相同的。
还有，本发明优选的方案是集束2～4多根该电线碳材的电线碳束。根据此，对于电线碳部件径向赋予弹性，其结果能够牢固地把碳电线发热体端部夹在玻璃管内。
还有，电线碳束33a、33b、33c的总数优选至少多于埋设在其中的碳电线发热体4的根数，特别优选在其5倍以上，因为能够降低电阻，极力抑制来自电线碳束33a、33b、33c的发热。
接着，把使用图4A、图4B所示端子部的端子部示于图5。该端子部具备容纳所述玻璃管100的外套管101，加热器本体部的石英玻璃部件102与外套管101形成一体。
从而，图4所示端子部的制作方法可以使用图5所示端子部的制作方法，因此，这里对图5所示端子部进行说明，对图4A、图4B所示端子部的制作方法省略其说明。
(1)首先，把通过石英玻璃制外套管101的碳电线发热体4的端部插到玻璃管100的内部。
(2)接着，折回电线碳束33a、33b、33c，在该折回部安装引线。然后在不使该引线相互缠绕的情况下，以碳电线发热体4位于玻璃管100的中心的状态，向玻璃管100内部引入电线碳束33a、33b、33c。
为了折回电线碳束33a、33b、33c，所以玻璃管100内部的一束电线碳材的根数为2倍。
(3)在调节碳电线发热体4位于电线碳束33a、33b、33c的中心的同时，进一步拉引线，使电线碳束33a、33b、33c的折回部位于玻璃管100的开口端部100a。这样在玻璃管100内部用具有折回部的电线碳束压缩容纳(固定)碳电线发热体，因此，可以维持高固定力。
(4)切断除去电线碳束33a、33b、33c从玻璃管100的一个端部100b露出的部分。
(5)然后，向石英玻璃制外套管101内插入玻璃管100，然后调节碳电线发热体4的张力状况等来调节阻抗值，密闭外套管101的开口端部101a完成。
这样，电线碳部件33是由集束电线碳材的多个电线碳束33a、33b、33c构成，所述碳电线发热体4配置成在所述多个碳电线碳束33a、33b、33c之间，且位于所述玻璃管的大致中心。
即，碳电线碳束33a、33b、33c如同具有钻头、镗床等卡盘部的功能，欲使碳电线发热体4位于玻璃管100的中心。
其结果碳电线发热体4被设置在所述玻璃管100的大致中心，可以在不与玻璃管100接触的情况下引出。
根据此，避免了玻璃管100与碳电线发热体4之间的反应，抑制了由此引起的断线，因此，与以往相比能够较为显著地延长加热器寿命。还有，碳电线发热体4通过多个电线碳束33a、33b、33c的大致中心，因此，能够容易地进行其阻抗调整。
还有，碳电线碳束33a、33b、33c的折回部在容纳碳电线发热体4端部的玻璃管100的碳电线发热体4的引出侧(连接线相反侧)，因此，能够防止来自碳电线碳束33a、33b、33c端部的尘状物进入到密封碳电线发热体4的石英玻璃部件102中，该尘状物反应附着在石英玻璃部件102的内壁而成为发热不平衡的情况。
进一步，根据该结构容易插入到压缩了连接线的电线碳部件中，并且该连接线的前端部更加牢固地固定，能够稳定地供给电力。
所述碳电线发热体4的吸附水分量进一步优选以密封在石英玻璃部件内的状态小于2×10-3g/cm3。根据此，能够抑制使用中的黑点发生，能够得到发热特性良好的碳电线发热体密封加热器。
进一步，基于图6A～图8说明第二实施方案的端子部的变形例。
该实施方案中，如图6A、图6B所示，容纳所述碳电线发热体4的端部的玻璃管103是，以T形形成的同时在一个端部形成封闭端部103a，从弯曲部103b延设有加热器本体的螺旋状玻璃管104。
还有，碳电线发热体4及电线碳束33a、33b、33c排列成从玻璃管103的开口端部103c至封闭端部103a与轴线大致平行，在所述玻璃管103的弯曲部103b，碳电线发热体4从电线碳束33a、33b、33c之间引出。
还有，从所述玻璃管103的弯曲部103b到封闭端部103a的长度L1设定成从弯曲部103延设的玻璃管104的内径φ的1.5倍以上。
碳电线发热体4配置成在三个电线碳束33a、33b、33c之间且位于玻璃管103的大致中心，因此，不会有如图8所示从弯曲部103b到封闭端部103a的电线碳部件33在弯曲部103b上升，碳电线发热体4挤压接触到内壁面的现象。
玻璃管103的弯曲部103b到封闭端部103a的长度小于延设的玻璃管内径的1.5倍时，从弯曲部103b到封闭端部103a的电线碳部件33的挤压功能弱，如图8所示(如以往的L形玻璃管的情况)，容易产生电线碳部件33在弯曲部103b上升，碳电线发热体2挤压接触到内壁面的问题。
还有，该变形例中，碳电线发热体4、电线碳材、电线碳束33a、33b、33c、连接线31与前面所述情况相同，因此在这里省略其说明。
接着，基于图7对制作方法进行说明。
(1)从玻璃管103的开口端部103c经弯曲部103b，向螺旋状玻璃管104贯通碳电线发热体4，从所述玻璃管4的开口端部104a引出。
(2)接着，折回电线碳束33a、33b、33c，在该折回部安装引线。该引线从封闭前的玻璃管103的开口端部103a引出。
然后在不使从开口端部103a引出的引线相互缠绕的情况下，以碳电线发热体4位于玻璃管103中心的状态，向玻璃管103内部引入电线碳束33a、33b、33c。因为折回电线碳束33a、33b、33c，所以玻璃管103内部的一束电线碳材的根数为2倍。
(3)边调节碳电线发热体4位于电线碳束33a、33b、33c的中心，进一步拉引线，使电线碳束33a、33b、33c的折回部位于玻璃管103的开口端部103a。这样在玻璃管103内部用具有折回部的电线碳束压缩容纳(固定)碳电线发热体，因此，可以维持高固定力。
(4)切断除去电线碳束33a、33b、33c从玻璃管103的一个端部103c露出的部分。然后热熔接所述开口端部103a，形成封闭端部。
还有，调节碳电线发热体4的张力状况等来调节阻抗值，密闭玻璃管开放端部及加热器侧开放端部完成。
进一步，基于图9对图5所示端子部的变形例进行说明。图中，对与图5所示部件相同或相当的部件赋予同一符号，省略其详细说明。
在该变形例中，特征在于把图5所示玻璃管100分成两部分。即该变形例中分割成容纳碳电线发热体4的一部分的第一玻璃管105、与所述第一玻璃管105轴线相同，并且容纳向所述碳电线发热体4供给电力的供电用连接线31端部及碳电线发热体4端部的第二玻璃管106。
还有，与如图5所示电线碳部件33相同，所述第一、第二玻璃管105、106内部具有夹住所述碳电线发热体4、供电用连接线31的压缩容纳的电线碳部件107、108。
所述电线碳部件107、108与电线碳部件33相同是由集束电线碳材的多个电线碳束构成，所述碳电线发热体4配置成在所述多个电线碳束之间且位于所述玻璃管105的大致中心。碳电线发热体4及电线碳部件107、108配置成与所述第一、第二玻璃管105、106的轴线大致平行。
这样，把碳电线发热体4的一部分容纳在第一玻璃管105、并且把供给电力的供电用连接线31端部及碳电线发热体4端部容纳在第二玻璃管106。因此，在第一、第二玻璃管105、106中，可以变化电线碳部件107、108的量。
从而，在容纳根据振动等与电线碳部件的连接状态容易变化的连接线31的第二玻璃管106的内部，可以紧密地容纳电线碳部件108。其结果，连接线31和电线碳部件108以一定连接状态维持，能够实现电阻值的稳定化。
具体来说，如果图5所示玻璃管100的长度在300mm以上，则在插入、容纳电线碳部件33时，其摩擦阻抗增大，难以紧密地容纳电线碳部件33。其结果，连接线4端部的夹住状态不稳定，如果端子部有振动，则电阻值发生变化。
因此，当玻璃管长度在300mm以上时，把所述玻璃管分成两部分，使夹住连接线31端部的第二玻璃管106的电线碳部件108的量大于第一玻璃管105的电线碳部件107的量来插入、容纳，牢固地夹住连接线31。
这样，能够紧密地容纳夹住连接线31端部的电线碳部件3，因此即使端子部有振动，也能够抑制电阻值的变动，实现电阻的稳定化。
接着，对图9所示端子部的制作方法进行说明。
(1)首先，把通过石英玻璃制外套管101内的碳电线发热体4的端部插到玻璃管105、106的内部。
(2)接着，折回多个电线碳束，在该折回部安装引线。然后在不使该引线相互缠绕的情况下，向第一、第二玻璃管105、106内部引入。此时把碳电线发热体4以位于第一、第二玻璃管105、106中心的状态引入。
然后把所述电线碳束的折回部位于第一玻璃管105的开口端部。
(3)然后，把第一玻璃管105插入到石英玻璃制外套管101内。
(4)还有，折回另一根电线碳束，在该折回部安装引线。然后把该引线只插入到第二玻璃管106内部，把该一根电线碳束只引入到第二玻璃管106内部，使该折回部位于第二玻璃管106的开口端部。
该引线也可以在引入所述多个电线碳束时同时插入到第二玻璃管106内部。
这样，在第二玻璃管106内部与第一玻璃管105的情况相比，容纳有两根电线碳束(因折回一根电线碳束，因此成为两根电线碳束)。
(5)然后，把第二玻璃管106插入到石英玻璃制外套管101内。此时插入至第二玻璃管106的端面接触到第一玻璃管105端面的位置。
(6)然后切断除去电线碳束从第二玻璃管106的一个端部106a露出的部分。
(7)然后，调节碳电线发热体4的张力状况等来调节阻抗值，在把连接线31插入到第二玻璃管106的内部的同时，密闭外套管101的开口端部101a完成。
这样，能够使夹住连接线31端部的第二玻璃管106的电线碳部件108的量大于第一玻璃管105的电线碳部件107的量，能够牢固地夹住插入到第二玻璃管106中的连接线31。
所述碳电线发热体4的吸附水分量进一步优选在密封在石英玻璃部件内的状态下小于2×10-3g/cm3。根据此，能够抑制使用中的黑点发生，能够得到发热特性良好的碳电线发热体密封加热器。
如上所述，根据该第二实施方案，能够把碳电线发热体进一步配置于玻璃管的大致中心来收纳，因此能够防止玻璃管与碳电线发热体接触，能够得到抑制碳电线发热体断线的加热器。
接着，基于图10～图14说明本发明碳电线发热体密封加热器的第三个实施方案。该加热器(碳电线发热体密封加热器)200如图10所示具备加热器部220、设置于所述加热器部220两端的封闭端子部230、保持所述加热器部220的加热器保持部240。
该加热器部220是，其发热部由容纳由碳纤维束构成的碳电线发热体4的石英玻璃管220a构成，由直线部和圆弧部形成为螺旋状。碳电线发热体4使用在第一实施方案中使用的。
即把石英玻璃管220a在上下方向卷绕成螺旋状，把在上下方向延设的石英玻璃管220a以螺旋状形成的同时，把上下部的石英玻璃管220a形成为圆弧状。
更详细地说，该石英玻璃管220a如图10、图11所示，具备连接到封闭端子部230且向水平方向延设的引出部225、接着所述引出部225向上方以直线状延设的第一直线部221、接着所述第一直线部221延设的上部圆弧部222、接着所述上部圆弧部222且向下方以直线状延设的第二直线部223、接着所述第二直线部223延设的下部圆弧部224。
然后，石英玻璃管220a从所述第一直线部221、上部圆弧部222、第二直线部223、下部圆弧部224再次延设到第一直线部221，多次反复卷绕，以螺旋状形成。然后，延设到从下部圆弧部224连接到另一方封闭端子部230的引出部225。
该石英玻璃管220a的内部容纳有所述碳电线发热体4，该碳电线发热体4从一个封闭端子部230经引出部225、第一直线部221、上部圆弧部222、第二直线部223、下部圆弧部224多次卷绕后，引出到另一方封闭端子部230。
所述引出部25延设在同一面侧，封闭端子部230形成在加热器部220的一侧。
这样，所述加热器部220是把石英玻璃管220a在上下方向以螺旋状卷绕形成，因此所述直线状石英玻璃管220a(221、223)对于辐射方向前后配置。即根据来自配置于前后的直线状石英玻璃管220a(221、223)的辐射，如图11的箭头所示，能够进一步增大垂直面方向(横向)的辐射热。
进一步，因封闭端子部230形成于加热器部220的同一面侧，所以，能够容易与电源(未图示)连接。夹着所述加热器部220，封闭端子部230的形成侧和相反侧成为放射侧。从而，通过在封闭端子部230的形成侧配置反射板236，能够进一步增大辐射。该反射板236从提高高纯度维持性及反射效率的观点出发，优选使用两张把热膨胀石墨版与外部绝缘封闭在石英玻璃板状体内的板，还有，从省空间设置容易性角度出发，优选在所述封闭端子部230、所述引出部225或所述加热器保持部240用焊接等设置成一体。
还有，所述石英玻璃管220a的第一、第二直线部221、223的厚度如图12B所示形成为大致均匀。
另一方面，上部圆弧部222及下部圆弧部224的厚度如图12A所示，形成为内周部侧的厚度B比外周部侧的厚度A要厚。具体来说，内周部侧的厚度B形成地厚于外周部侧的厚度A的1.1～2倍。所述第一、第二直线部221、223、上部圆弧部222、下部圆弧部224的外径、内径形成为同一尺寸。
这样，因内周部侧的厚度B形成得厚，所以与其他部分相比热容量大。因此，对于上部圆弧部222、下部圆弧部224，内周方向的辐射热弱于外周方向的辐射热。
还有，能够防止来自配置在前后的直线状石英玻璃管的辐射热向与垂直面方向正交的方向(纵向)放射。
进一步，该结构对于把碳电线发热体以给定张力容纳螺旋状卷绕石英玻璃管内的本发明加热器，可增强应力大的部分，能够进一步防止发生破损等。
还有，形成为上部圆弧部222、下部圆弧部224的曲率半径r为石英玻璃管220a外径的2～5倍。
对于该曲率半径r小于石英玻璃管220a的2倍以下的情况，在形成圆弧部时，石英玻璃管220a的内部会变形。因此，会有容纳的碳电线发热体4接触到石英玻璃管220a内壁的顾虑，所以不好。另一方面，如果曲率半径r超过石英玻璃管外径的5倍，则在增大加热器宽度的同时，增大上下方向的辐射，因此不好。
还有，第一、第二直线部221、223的长度具有石英玻璃管220a外径的4倍以上，换言之，具有上部圆弧部222、下部圆弧部224的长度的2倍以上长度。
这样，因第一、第二直线部221、223具有上部圆弧部222、下部圆弧部224的长度的2倍以上长度，所以，能够使垂直面方向(横向)的辐射热增大得比上下方向的辐射热要多。
还有，上部圆弧部222、下部圆弧部224的石英玻璃管220a的间隔T(参照图10)可以适当选择，间隔越小，越能够增大垂直面方向(横向)的辐射热。
但是，所述加热器部220是把石英玻璃管220a在上下方向以螺旋状卷绕形成，因此所述直线状石英玻璃管220a(221、223)相对于辐射方向前后配置。因此，如果过于紧密地卷绕，则无法有效利用来自配置在后面的直线状石英玻璃管220a(221)的辐射热，并且卷绕的石英玻璃管220a的内侧温度变得异常高。
因此，所述圆弧状石英玻璃管220a(222、224)优选与邻接的圆弧状石英玻璃管至少按照石英玻璃管220a外径的1～3倍间隔卷绕。
还有，所述加热器保持部240具备与形成在上部的圆弧状石英玻璃管220a(222)内切设置的加热器上部保持管241、与形成在所述下部的圆弧状石英玻璃管220a(224)外切设置的加热器下部保持管242、连接所述加热器上部保持管241和加热器下部保持管242的连接部件243。
然后，将上部圆弧状石英玻璃管220a(222)和加热器上部保持管241焊接，再焊接下部圆弧状石英玻璃管220a(224)和加热器下部保持管242，进一步，将连接部件243到所述加热器上部保持管241和加热器下部保持管242上。
从而，加热器保持部240与加热器部220成为一体。这样通过设置加热器保持部240，可以增加加热器部220的机械强度，能够防止破损。而且由于设置了加热器下部保持管242，提高了设置性。进一步，加热器保持部240安装在以圆弧状形成的石英玻璃管220a(222、224)上，圆弧状部的热容量增大，能够进一步减少内周部侧的辐射。
接着，基于图11、图13A、图13B、图14对封闭端子部230的结构进行说明。该封闭端子部230具有一根连接线31，对于一个加热器部220，如图10所示需要两个封闭端子部230。这些封闭端子部230结构相同，因此对一个封闭端子部230进行说明。
该封闭端子部230具备构成封闭端子部的石英玻璃管231、容纳在所述玻璃管231内部的直管232、压缩容纳在所述直管232的多个电线碳材33、封闭所述玻璃管231端部的封闭玻璃管235、设置于封闭玻璃管235中的由钨(W)构成的连接线31。
从所述石英玻璃管200a的引出部引出的碳电线发热体4是与所述第一实施方案、第二实施方案中的碳电线发热体相同的构成。还有，碳电线发热体4是由被压缩容纳在玻璃管231内的直管232的多个电线碳材33以压缩状态夹入的构造连接，具有所述电线碳材33连接封闭端子部230的连接导线31的构造。
封闭玻璃管235从与玻璃管231的熔接侧，根据石英玻璃部235a、分级(Graded)密封部235b、钨(W)玻璃部235c构成。
然后，由连接于压缩容纳在直管232内的碳电线的钨(W)构成的连接线234是如图14所示，被钨(W)玻璃部235c的收紧密封部235d收紧密封。
即，用热膨胀系数接近于构成连接线234的钨(W)的钨(W)玻璃形成收紧密封部235d的同时，用石英玻璃形成玻璃管231的熔接侧。
这样，用热膨胀系数接近于构成连接线的钨(W)的钨(W)玻璃形成收紧封条部235d，因此，能够防止伴随连接线234的高温时热膨胀的玻璃部(收紧封条部235d)破损。
还有，使与玻璃管231熔接的封闭玻璃管235(石英玻璃部235a)与玻璃管231相同或为同一石英玻璃，能够防止热膨胀引起的破损。还有，通过使用高纯度石英玻璃，能够防止金属污染。
进一步，以石英玻璃部235a和钨(W)玻璃部235c为间隔形成分级(Graded)封条部235b。
即，通过把SiO2成分和W玻璃成分逐渐变化的与所述石英玻璃部235a连接侧制成石英玻璃组成或热膨胀系数与其近似的材料，向与所述W玻璃部235b连接侧，以石英玻璃部235a和钨(W)玻璃部235c为间隔设置由上述热膨胀系数近似于W玻璃来倾斜分布的材料构成的分级(Graded)封条部235b，能够防止伴随高温时热膨胀的玻璃管235的破损。
还有，所述碳电线发热体4如图13A、13B所示，对于封闭端子部230，以压缩状态夹入到多个电线碳材33中，经所述多个电线碳材33电连接到连接线31。
这样，所述碳电线发热体4并非直接与连接线连接，而是经压缩容纳的所述多个电线碳材33连接，因此，即使所述发热体为高温，也不会使多个电线碳材33和碳电线发热体4的连接变松，而且，因电线碳材33内的温度充分降低，与连接线的连接不减缓，能够维持良好的电连接状态。
并且，多个电线碳材33的碳成分起到还原作用而能够抑制导线氧化增大，其结果能够防止伴随其的电火花发生。
所述碳电线发热体4的吸附水分量以其密封到石英玻璃部件内的状态进一步优选在2×10-3g/cm3以下，这样能够进一步抑制黑点发生，能够得到发热特性良好的碳电线发热体密封加热器。
还有，本发明第三个实施方案中进一步优选封闭端子部230(尤其直管232的内部结构)为上述第二实施方案的端子部的任意结构。根据此能够进一步防止碳电线发热体与玻璃管接触，能够制成进一步抑制碳电线发热体断线的碳电线发热体密封加热器。
接着基于图10和11对第三个实施方案的制造方法进行说明。
(1)首先，形成引出部225、第一直线部221、上部圆弧部222、第二直线部23、下部圆弧部24，并把石英玻璃管220a卷绕成螺旋状。然后在引出部225焊接直径大于石英玻璃管220a的石英玻璃管31。
(2)在设置于所述石英玻璃管220a两端部的所述石英玻璃管231之间架上碳电线发热体4。
(3)接着，把所述碳电线发热体4插入到直管232的同时，电线碳部件33以插入侧为U形的状态容纳到该直管232内部。此时，把引线通入电线碳部件插入侧的U形部，通过拉该引线把电线碳部件33压缩容纳在直管232。根据此，碳电线发热体4被牢固地固定。然后切断从末端部露出的电线碳部件及碳电线发热体。
(4)接着，把压缩容纳电线碳部件33和碳电线发热体4的直管232插入到石英玻璃管231内部。
(5)接着，向内部插入封闭玻璃管235的连接端子31，电连接所述碳电线发热体4和连接端子31。
(6)接着，从未图示气体导入口导入惰性气体如氮气，并熔接石英玻璃管231和封闭玻璃管235，形成封闭端子部230。上述氮气防止加热引起的碳电线发热体4及电线碳部件33的劣化。
(7)然后，同样形成另一方封闭端子部3后，从所述气体导入口把石英玻璃管220a内部减压至100torr以下后，通过用氢氧焰加热封闭气体导入口制作加热器来完成(图10)。
通过这种上述制作方法能够容易制造该实施方案的加热器。
接着，基于图15～18说明第三个实施方案的变形例。对于与图10～图14所述部件相同或相当的部件赋予同一符号，省略其详细说明。
该实施方案的特征在于防止形成于上部的圆弧状石英玻璃管222的破损，及防止封闭端子部230和石英玻璃管221的连接部分B的破损。
图15所示如果石英玻璃管220、221上如箭头P1、P2所示作用了地震等振动或由于工作人员的不经意的外力，则有时会在石英玻璃管220、221的A1、A2上应力集中而破损。还有，如图15所示，当加热器下部保持管242的下面位于封闭端子部230的封闭玻璃管235的下方时(突出长度1)，设置加热器200时加热器下部保持管242的下面接触到设置面。
其结果，如果根据振动等外力P3作用于封闭端子部230和石英玻璃管221的连接部分B，则根据振动等在部分B会有破损的情况。
该变形例改良了对振动等外力容易破损的部分，如图16所示，在形成于上部的圆弧状石英玻璃管222的内侧以给定间隔t1设置有实心的加热器上部保持棒状体251。
还有，如图17所示，实心的上述加热器下部保持棒状体254的下面位于距封闭端子部230下面给定距离t2的上方形成。
进一步，与所述实施方案不同，如图18所示，所述加热器上部保持棒状体251由形成于上部的圆弧状石英玻璃管222和小直径实心圆弧状石英玻璃棒245固定。同样，加热器下部保持棒状体254由形成于下部的圆弧状石英玻璃管224和小直径的实心圆弧状石英玻璃棒246固定。
  这样，在形成于上部的圆弧状石英玻璃管222的内侧和加热器上部保持棒状体251之间以给定间隔t1设置，因此，避免振动等引起的石英玻璃管222和加热器上部保持棒状体251的冲突，能够防止破损。尤其能够避免相对于石英玻璃管222和第二直线部223的连接部分的加热器上部保持棒状体251的冲突。从避免冲突角度看，该间隔t1优选在0.2mm以上。
还有，因加热器下部保持棒状体254的下面位于距封闭端子部230下面给定距离t2的上方，因此即使在水平面上设置加热器的情况，加热器下部保持棒状体254的下面也不会接触到设置面。
因此，即使施加由地震等引起的上下振动，加热器下部保持棒状体254的下面也不会接触到设置面，能够防止连接封闭端子部230和石英玻璃管224的部分B(引出部225)的破损。
给定距离t2优选为0.5mm以上。因为有0.5mm以上的高低差时，即使由于地震等的上下振动，加热器下部保持棒状体254的下面也不会接触到设置面。
进一步，如上所述加热器上部保持棒状体251由形成于上部的圆弧状石英玻璃管222和小直径实心圆弧状石英玻璃棒245固定，加热器下部保持棒状体254由形成于下部的圆弧状石英玻璃管224和小直径实心圆弧状石英玻璃棒246固定。
因此，在能够保持加热器220的同时，即使万一作用了大的外力，实心圆弧状石英玻璃棒245、246破损，也可避免加热器部220的破损。
所述碳电线发热体4的吸附水分量以其密封到石英玻璃部件内的状态进一步优选在2×10-3g/cm3以下，这样能够进一步抑制使用中黑点的发生，能够得到发热特性良好的碳电线发热体密封加热器。
如上所述，根据该第三个实施方案的加热器，没有来自加热器的污染物质扩散，尤其是没有来自发热体的杂质金属等污染物质的扩散，在抑制处理对象物的污染的同时，能够得到具有辐射热方向性，增大垂直面方向辐射热的加热器。
接着，作为第四个实施方案，对使用碳电线发热体密封加热器的流体加热装置进行说明。尤其基于图19～图24详细说明使用气体作为该流体的情况。
本发明气体加热装置300如图19所示，由加热从气体供给源供给的气体的加热管301、在所述加热管301外周围以螺旋状形成的加热器部302、容纳有所述加热管301和加热器部302的石英玻璃制热遮蔽体303、进一步容纳容纳有所述加热管301和加热器部302的热遮蔽体303的外壳304、设置于热遮蔽体303和外壳304之间的高纯度隔热材料305、一端连接在气体供给源的同时另一端连接于加热管301的气体导入管的连接管306、一端连接在加热管301的同时另一端连接于半导体加热处理炉(未图示)的气体导出管即连接管307构成。
还有，所述加热管301内部配置有如图21所示作为通入气体阻抗的填充物312及扩散板313。
还有，所述加热器部302是，其发热部由密封了在第一实施方案中说明碳纤维构成的碳电线发热体4(未图示)的石英玻璃管311构成，把所述加热管301表面以螺旋状配置。
该石英玻璃管311如图19所示，由螺旋状石英玻璃管311a、连接在所述螺旋状石英玻璃管311a的一端支持所述石英玻璃管311a的螺旋结构的石英玻璃制直管311b、连接在所述螺旋状石英玻璃管311a的另一端支持所述石英玻璃管311a的螺旋结构的石英玻璃制直管311c(未图示)构成。
螺旋状石英玻璃管311a与直管311b、311c连通，碳电线发热体4容纳在螺旋状石英玻璃管311a，从直管311b、311c引出。
还有，直管311b、311c的各端部设置有如图19所示封闭端子部317。该封闭端子部317与第一实施方案中端子部3的情况相同，封闭端子部317构成为设置有连接线317a，供给电力。
该碳电线发热体4使用与第一实施方案中碳电线发热体相同的。这样，把碳电线发热体密封到石英玻璃管11中的加热器部302与现有高纯度碳化硅制加热器相比，热容量小，对半导体晶片有害的金属污染或碎片的生产、杂质气体的生成等少。还有，吸附水分量在2×10-3g/cm3以下，因此能够抑制使用中的黑点发生，发热特性极其良好。
还有，所述加热管301通常是用厚度1～3mm程度的透明石英玻璃材料以圆筒状形成。还有，加热管301是把填充物312及扩散板313容纳在内部后，由形成有连接管306、307的侧端板闭塞、密闭。
所述加热管301的尺寸(有效直径、有效长度)根据加热的气体量、加热温度、气体的热容量等诸多要素适当设定，通常是有效直径50～100mm，长度100～200mm程度。
还有，作为配置在加热管301内部的填充物312使用如图21所示的熔接短柱状透明石英玻璃珠形成的成型体。
石英玻璃珠的形状只要是吸收辐射热而能够有效地对通入气体赋予热的形状，则并不限定在短柱状，可以随意采用球状、旋转椭圆体状、短柱圆筒状、马鞍状等。但是，不宜使用熔接时产生歪斜的，或使用时容易产生分裂或缺陷的，并且从廉价、形状加工容易等方面考虑尽量优选使用短柱圆柱形状。
所述石英玻璃等石英质的热传导性不大，因此，从所述加热器部302的碳电线发热体经密封其的石英玻璃管311向所述加热管301内部传导的热能的大部分为辐射热。因此，所述加热管301内的填充物312是，透明体比黑色体好。
所述填充物312为黑色体的情况，黑色体的表面部分吸收辐射热，只有所述表面部局部加热。相对于此，填充物312为透明体的情况，照射的辐射热复杂地透过、反射、折射而达到中心部分，能够均匀地加热所述填充物312内部。其结果能够均匀地加热通过加热管301内部的气体。
还有，所述透明石英玻璃珠的形状为短柱圆柱形状，能够根据透气性(通气阻抗压损失)适当选择，但通常使用直径4～15mm、长度4～15mm、进一步优选直径6～12mm、长度6～12mm程度。
尤其从不易产生破损或欠缺，以及填充率和气压损失等方面考虑，优选使用熔接以个数比混合1∶4～4∶1(优选6∶4～8∶2)直径6～12mm、长度6～12mm的石英玻璃珠和直径4～10mm、长度4～10mm的石英玻璃珠两种大小短柱圆柱形状玻璃珠来成型的成型体。
还有，在所述石英玻璃珠的成型体(填充物312)的上流侧面，由石英玻璃构成的圆板状扩散板313与该石英玻璃珠成型体通过熔接等形成为一体。
该扩散板313上如图24所示形成有多个贯通孔313a。该贯通孔313a从中心部向外周部设置有更多贯通孔。即单位面积的开口率形成为外周部大于中心部。
这样，在所述石英玻璃珠的成型体(填充物312)的上流侧面，由石英玻璃构成的圆板状扩散板313与该石英玻璃珠成型体(填充物312)通过熔接等形成为一体，因此通入到加热管301内部的气体通过扩散板313从中心部向外周部扩散，从填充物312的上流侧面的整面流向内部。
尤其，外周部的单位面积开口率形成得大于中心部，因此，通入到加热管301的气体沿着加热管301的外周部方向扩散，从填充物312的上流侧面的整面流入气体。其结果气体流通填充物312的全区域。
从而，因气体流通填充物312的全区域，所以，能够在提高热交换效率的同时进一步提高气体的滞留性。
还有，填充物312的上流侧面上是扩散板313通过熔接等形成为一体，因此，没有填充物312的一部分(石英玻璃珠)脱落的现象，能够防止其引起的碎片等的发生。
作为如上所述从填充物312的上流侧的整面流入气体的手段，可以采用使扩散板313的外径形成为小于加热管301的内径，在两者之间形成间隙，以成为不把所述扩散板313熔接到加热管301的结构。还有，根据这种结构，可以防止制造时加热管301变形，能够进一步提高尺寸稳定性。
对所述扩散板313外周面和加热管内周面之间存在间隙结构的扩散板313不做具体表示，所述加热管301为内径φ56mm、长度205mm、厚度3mm时，可以使用以均等间隔配置贯通孔直径φ3mm的贯通孔37个的外径φ53mm、厚度3mm的扩散板313。
如果要成为上述扩散板313的外周面和加热管301的内周面密接或熔接的结构，可以使所述加热管301的内径和扩散板313的外径大致相同来形成。
所述热遮蔽体303可以反射从加热器部302向外部侧辐射的热线来进一步提高加热器部302的热效率，因此，覆盖所述加热管301和加热器部302。这样所述热遮蔽体303配置在外壳304内。
还有，优选在所述热遮蔽体303和外壳304的空间，以及热遮蔽体303和加热器部302之间的空间填充如玻璃绒等高纯度隔热材料305。
还有，把热遮蔽体303容纳在内部，形成气体加热装置300的外形的外壳304优选用石英玻璃材料制作，但并不局限于石英玻璃材料，可以使用如金属箱子。该外壳304呈筒状，容纳加热管301、加热器部302、热遮蔽板303后密闭。外壳304的侧端面设有引出连接管306、307、加热器部302的封闭端子部317的开孔部。
本发明第三个实施方案中，优选封闭端子部317为上述第二实施方案的端子部的任意结构。根据此，可以进一步防止碳电线发热体和玻璃管接触，能够制成进一步抑制碳电线发热体断线的碳电线发热体密封加热器。
接着，对使用所述石英玻璃珠制造成型体(填充物312)及扩散板313的方法进行说明。
首先，用由切断直径6～12mm程度的透明石英玻璃的实心棒以6～12mm程度形成的两种大小石英玻璃珠如7(尺寸大的玻璃珠)∶3(尺寸小的玻璃珠)来制造混合物(通常600～1000个)。还有，用石英玻璃板制造扩散板313的同时在给定位置以给定数目形成贯通孔。
然后，如图23所示把碳夹具314放入石英筒(加热管301)，在其上面放上扩散板313。进一步，在该扩散板313上放入石英玻璃珠。
 然后，把该石英筒(加热管301)投入到碳制筒形分模型315内，从上使用碳制重垂压住，加热至1450℃以上使所述石英玻璃珠之间部分性熔接，形成圆柱状成型体。同时所述扩散板313和所述圆柱成型体熔接，形成一体。此时所述圆柱状成型体与石英筒(加热管301)熔接为一体。
在这样制造的情况下，与以往同样施加到上部的负载虽然不会充分施加到扩散板313附近的石英玻璃珠上，但根据石英玻璃珠的自重会与扩散板313熔接。其结果可防止石英玻璃珠的脱落，与此同时能够抑制碎片等的发生。
如上所述制造的填充物312配置在加热管301，因此，引入到加热管301的气体将通过由所述填充物312形成的复杂弯曲交错的微细通道而赋予适度滞留时间。还有，从所述碳电线发热体的辐射热在所述填充物312内部反复着复杂的透过、折射、散射、反射。
其结果，能够对引入的气体赋予充分的热量，因此，热交换效率优异，能够使加热管、加热器部小型化。
还有，该填充物312的上流侧面一体形成有扩散板313，因此如图22所示引入到加热管301内部的气体被该扩散板313扩散，从填充物312的上流侧面的整面流入气体。
其结果，气体通过填充物312的全区域，因此，在提高气体滞留性的同时能够提高热交换效率。还有，填充物312的一部分不脱落，能够防止其引起的碎片等的发生。图22的虚线表示气体的流向。
接着，基于图25、图26说明该实施方案的变形例。
在上述实施方案中，相对于在填充物312上流面形成有扩散板313，该实施方案的不同之处在于，在填充物(圆柱成型体)312的上流面及下流面上形成有扩散板313、316。
设置于上流面的扩散板313具有与所述实施方案的扩散板相同的结构。还有，扩散板316具有与所述实施方案的扩散板基本相同的结构，但扩散板316的外径小于加热管301的内径。进一步，也可以使设置于上流面的扩散板313与扩散板316相同，形成为其外径小于加热管301的内径。
这样使用石英玻璃珠制造成型体及扩散板313、316时，与所述实施方案的情况相同，制造石英玻璃珠及第一、第二扩散板313、316，如图25所示，把碳夹具314放入石英筒(加热管301)，在其上面放上扩散板313。进一步，在该扩散板313上放入石英玻璃珠及第二扩散板316。
然后，把该石英筒(加热管301)投入到碳制筒形分模型315内，从上使用碳制重垂压住，加热至1450℃以上使所述石英玻璃珠之间部分性熔接作为圆柱状成型体。
还有，同时所述第一、第二扩散板313、316和所述圆柱成型体熔接，形成一体。进一步，所述圆柱状成型体312a与石英筒(加热管301)熔接为一体。
所述第一扩散板313的外径小于加热管301的内径来形成时，两者间形成间隙。还有，所述第一扩散板313的外径等于加热管301的内径时两者将熔接为一体。
另一方面，第二扩散板316是其外径小于加热管301的内径来形成，因此，两者不会熔接为一体。即通过压住第二扩散板316来对石英玻璃珠施加负载，因此，根据石英玻璃珠的变形第二扩散板316下沉。因此，第二扩散板316形成为与加热管301的内径成相同直径，两者熔接时不只第二扩散板316，加热管301也发生变形，因此尺寸稳定性欠佳而不好。
还有，根据以上的负载，上方的石英玻璃珠上不会施加有充分的力，因此，石英玻璃珠彼此熔接的部分(径部)大。
与此不同，从上到下荷重分散，施加在下方向的石英玻璃珠的力减小，因此，石英玻璃珠彼此熔接的部分与上方石英玻璃珠彼此熔接的部分(径部)相比要小。
这说明如果径部增大则石英玻璃珠之间的间隙小，相对于此如果径部小，则石英玻璃珠之间的间隙大。
从而，通过熔接石英玻璃珠来形成的所述成型体上侧的气孔率形成为小于下侧气孔率。该成型体的上侧对应于加热管的下流侧，下侧对应于加热管的上流侧。
这里，具体测定了石英玻璃珠彼此熔接的部分(径部)的大小。测定时，把成型体浸渍于氟氢酸溶液中，测定石英玻璃珠脱落的时间，从所述时间算出径部大小。
具体来说，在16％浓度的HF溶液中以8μm/h的速度刻蚀石英玻璃，因此测定石英玻璃珠脱落的时间，在该时间乘上该刻蚀速度及常数(刻蚀从径部两侧开始进行，因此常数为2)，以求出径部被刻蚀的量(径部大小)。
其结果如图26所示，相对于上流侧为4μm，下流侧为80μm。从而可以看出，上流侧的气孔率大，下流侧的气孔率小。
这样，通过熔接石英玻璃珠形成的所述成型体的下流侧的气孔率小于上流侧的气孔率，因此，能够提高气体滞留性，提高热交换效率。
还有，所述填充物的上下流侧面上一体形成有扩散板，因此填充物的一部分不脱落，能够防止该现象引起的碎片等的发生。
在上述说明中，对使用本发明碳电线发热体密封加热器的流体加热装置，尤其用气体作为流体的情况进行了说明，但用纯水等液体代替气体的情况也显示出相同的作用、效果。
如上所述，根据该实施方案，能够得到气体滞留性优异、热交换效率优异、并且能够抑制碎片等发生的，使用可小型化碳电线发热体密封加热器的流体加热装置。

Claims (21)

1.一种碳电线发热体密封加热器，是把使用碳纤维的碳电线发热体密封到石英玻璃部件内的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，
所述碳电线发热体的吸附水分量小于2×10-3g/cm3。
2.一种碳电线发热体密封加热器，是把使用多根碳纤维编织的碳电线发热体密封到石英玻璃部件内的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，
所述碳电线发热体的吸附水分量小于2×10-3g/cm3。
3.如权利要求1或2记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，所述石英玻璃部件为管状，所述碳电线发热体的直径与石英玻璃管的内径之比为1∶2～5。
4.如权利要求3记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，所述碳电线发热体密封加热器为具有直线状发热部、在其两端经弯曲部具有端子部的コ形的碳电线发热体密封加热器，
所述碳电线发热体从所述石英玻璃管的中心部偏离配置。
5.如权利要求1或2记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，
具备端子部，该端子部具有配置于所述石英玻璃部件的端部且容纳所述碳电线发热体端部的玻璃管、压缩容纳在所述玻璃管中且夹着所述碳电线发热体端部的电线碳部件、和端部容纳在所述玻璃管中且夹在压缩的电线碳部件中的用于供电的连接线，
所述电线碳部件是由集束电线碳材的多个电线碳束构成，
所述碳电线发热体配置于所述多个电线碳束之间且位于所述玻璃管的大致中心位置。
6.如权利要求1或2记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，
具备端子部，该端子部具有配置于所述石英玻璃部件的端部且容纳所述碳电线发热体的一部分的第一玻璃管、与所述第一玻璃管轴线相同且容纳向所述碳电线发热体供给电力的供电用连接线的端部及所述碳电线发热体的端部的第二玻璃管、和压缩容纳在所述第一、第二玻璃管中且夹着所述碳电线发热体、供电用连接线的电线碳部件，
所述电线碳部件是由集束电线碳材的多个电线碳束构成，
所述碳电线发热体配置于所述多个电线碳束之间且位于所述玻璃管的大致中心位置。
7.如权利要求6记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，容纳在所述第二玻璃管的电线碳部件多于容纳在所述第一玻璃管内的电线碳部件。
8.如权利要求5或6记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，电线碳束在所述玻璃管内容纳成使得所述电线碳束的折回部位于容纳所述碳电线发热体端部的玻璃管的碳电线发热体的引出侧。
9.如权利要求6记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，容纳所述碳电线发热体一部分的第一玻璃管被形成为直线状的同时，用以容纳向所述碳电线发热体供给电力的供电用连接线及所述碳电线发热体端部的第二玻璃管被形成为直线状，
碳电线发热体及电线碳束排列成与所述第一、第二玻璃管的轴线大致平行，
从所述第一玻璃管的端部引出碳电线发热体。
10.如权利要求5记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，容纳所述碳电线发热体端部的玻璃管以T形形成的同时其一端部被封闭，
碳电线发热体及电线碳束排列成从玻璃管的开口端部到密封端部与轴线大致平行，
在所述玻璃管的弯曲部，碳电线发热体从电线碳束之间引出。
11.如权利要求1或2记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，在由容纳使用碳纤维的碳电线发热体的石英玻璃管构成的加热器部、设置于所述加热器部的石英玻璃管两端的封闭端子部、和设置于所述封闭端子部的连接端子构成的碳电线发热体密封加热器中，具有：
把所述石英玻璃管在上下方向卷绕成螺旋状，把延设在上下方向的石英玻璃管形成为直线状的同时，把上下部的石英玻璃管形成为圆弧状的加热器部；和
将加热器部的石英玻璃管的两端部延设在同一面侧且形成于其端部的封闭端子部。
12.如权利要求1或2记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，在由容纳使用碳纤维的碳电线发热体的石英玻璃管构成的加热器部、设置于所述加热器部的石英玻璃管两端的封闭端子部、和设置于所述封闭端子部的连接端子构成的碳电线发热体密封加热器中，具备：
把所述石英玻璃管在上下方向卷绕成螺旋状，把延设在上下方向的石英玻璃管形成为直线状的同时，把上下部的石英玻璃管形成为圆弧状的加热器部、和将加热器部的石英玻璃管的两端部延设在同一面侧且形成于其端部的封闭端子部，并且
所述封闭端子部具备容纳所述碳电线发热体端部的玻璃管、和压缩容纳在所述玻璃管中且夹着所述碳电线发热体端部的电线碳部件，
所述电线碳部件是由集束电线碳材的多个电线碳束构成，
所述碳电线发热体配置于所述多个电线碳束之间且位于所述玻璃管的大致中心位置。
13.如权利要求11记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，所述形成为圆弧状的石英玻璃管的曲率半径为石英玻璃管外径的2～5倍。
14.如权利要求13记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，所述石英玻璃管形成为圆弧状的加热器部的外周部侧的壁厚与内周部侧的壁厚之比为1∶1.1～2。
15.如权利要求14记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，所述加热器上部保持部件焊接在形成于上部的圆弧状石英玻璃管内侧的同时，把所述加热器下部保持部件焊接在形成于下部的圆弧状石英玻璃管的外侧。
16.如权利要求15记载的碳电线发热体密封加热器，其特征在于，所述加热器下部保持部件的下面位于封闭端子部下表面的上方。
17.如权利要求1或2记载的流体加热装置，其特征在于，在具备加热从流体供给源供给的流体的加热管、形成于所述加热管外周且由容纳使用碳纤维的碳电线发热体的石英玻璃管构成的加热器部、和容纳所述加热管及加热器部的外壳的流体加热装置中，
在所述加热管的内部配置了作为所通过流体的阻抗的填充物的同时，该扩散板与填充物在该填充物的上流侧面形成为一体。
18.如权利要求1或2记载的流体加热装置，其特征在于，在具备加热从流体供给源供给的流体的加热管、形成于所述加热管外周且由容纳使用碳纤维的碳电线发热体的石英玻璃管构成的加热器部、和容纳所述加热管及加热器部的外壳的流体加热装置中，
在所述加热管的内部配置了作为所通过流体的阻抗的填充物的同时，扩散板与填充物在该填充物的上流侧面形成为一体，具备：具有在所述加热器端部容纳所述碳电线发热体端部的玻璃管、压缩容纳在所述玻璃管中且夹着所述碳电线发热体端部的电线碳部件、和在所述玻璃管中容纳端部且夹在压缩的电线碳部件中的供电用连接线的端子部，
所述电线碳部件是由集束电线碳材的多个电线碳束构成，
所述碳电线发热体配置于所述多个电线碳束之间且所述玻璃管的大致中心位置。
19.如权利要求17记载的流体加热装置，其特征在于，所述填充物为短柱状的石英玻璃珠，同时所述扩散板为石英玻璃板，在通过熔接所述石英玻璃珠来形成的填充物的至少一面上熔接所述扩散板。
20.如权利要求19记载的流体加热装置，其特征在于，所述扩散板由具有多个贯通孔的圆板状石英玻璃板构成，由贯通孔产生的单位面积的开口率为在其外周部大于在其中心部。
21.如权利要求20记载的流体加热装置，其特征在于，通过熔接短柱状石英玻璃珠来形成的所述填充物的下流侧的气孔率小于上流侧的气孔率。
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