JP2001183069A - 溶融炉 - Google Patents
溶融炉Info
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- JP2001183069A JP2001183069A JP37104199A JP37104199A JP2001183069A JP 2001183069 A JP2001183069 A JP 2001183069A JP 37104199 A JP37104199 A JP 37104199A JP 37104199 A JP37104199 A JP 37104199A JP 2001183069 A JP2001183069 A JP 2001183069A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】炉内汚染を招かずに効率良く大量処理ができる
溶融炉を提供する。 【解決手段】炉内に、断熱材２及び炉内加熱用ヒータ３
を処理空間Ｓを包囲するように配置すると共に、処理空
間Ｓに導入すべき供給ガスＸを加熱するためのパイプ状
のガス加熱用ヒータ６を設け、このガス加熱用ヒータ６
内を流通させる間に加熱した供給ガスＸを処理空間Ｓに
配置した試料ａに吹き付けて試料ａを溶融させるように
したので、プラズマジェットのような絞り込みが不要で
加圧雰囲気下でも安定したガス供給が可能になる。
溶融炉を提供する。 【解決手段】炉内に、断熱材２及び炉内加熱用ヒータ３
を処理空間Ｓを包囲するように配置すると共に、処理空
間Ｓに導入すべき供給ガスＸを加熱するためのパイプ状
のガス加熱用ヒータ６を設け、このガス加熱用ヒータ６
内を流通させる間に加熱した供給ガスＸを処理空間Ｓに
配置した試料ａに吹き付けて試料ａを溶融させるように
したので、プラズマジェットのような絞り込みが不要で
加圧雰囲気下でも安定したガス供給が可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶成長装置、純
化装置、ＨＩＰ炉などとして利用可能な溶融炉に関する
ものである。
化装置、ＨＩＰ炉などとして利用可能な溶融炉に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の溶融炉は、試料を溶融させるこ
とによりプールを作って結晶を成長させ、このプールを
冷却して取り出すようにしたものである。このために、
溶融炉は、炉内に電極を配置し、この電極周辺でアーク
放電によりプラズマジェットを発生して、このプラズマ
ジェットを試料に向けて照射することにより試料を溶融
させ、所要のプールを形成するようにしている。
とによりプールを作って結晶を成長させ、このプールを
冷却して取り出すようにしたものである。このために、
溶融炉は、炉内に電極を配置し、この電極周辺でアーク
放電によりプラズマジェットを発生して、このプラズマ
ジェットを試料に向けて照射することにより試料を溶融
させ、所要のプールを形成するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、プラズマジ
ェットは絞り込んで行う必要があり、加熱範囲が限られ
ている。このため、試料の大量処理を図ることが難しい
という問題がある。また、プラズマジェットは加圧雰囲
気中では安定し難いため、一般に炉内雰囲気圧を減圧雰
囲気に保つ必要がある。しかしながら、このような状況
下では、蒸気圧の高い試料に対しては蒸発が激しく、試
料のロスばかりか炉内汚染も発生するため実用的でない
という問題があった。
ェットは絞り込んで行う必要があり、加熱範囲が限られ
ている。このため、試料の大量処理を図ることが難しい
という問題がある。また、プラズマジェットは加圧雰囲
気中では安定し難いため、一般に炉内雰囲気圧を減圧雰
囲気に保つ必要がある。しかしながら、このような状況
下では、蒸気圧の高い試料に対しては蒸発が激しく、試
料のロスばかりか炉内汚染も発生するため実用的でない
という問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、炉内に、断熱材及び炉内加熱用ヒー
タを処理空間を包囲するように配置すると共に、処理空
間に導入すべき供給ガスを加熱するためのパイプ状のガ
ス加熱用ヒータを設け、このガス加熱用ヒータ内を流通
させる間に加熱した供給ガスを処理空間に配置した試料
に吹き付けて該試料を溶融させるようにしたことを特徴
とする。
ために、本発明は、炉内に、断熱材及び炉内加熱用ヒー
タを処理空間を包囲するように配置すると共に、処理空
間に導入すべき供給ガスを加熱するためのパイプ状のガ
ス加熱用ヒータを設け、このガス加熱用ヒータ内を流通
させる間に加熱した供給ガスを処理空間に配置した試料
に吹き付けて該試料を溶融させるようにしたことを特徴
とする。
【０００５】このような構成のものであれば、供給ガス
の吹き付けはプラズマジェットのように絞り込んで行う
必要がないため、加熱範囲が限定されることがない。こ
のため、試料の大量処理を図ることが容易となる。しか
も、供給ガスの吹き付けは炉内雰囲気が加圧雰囲気下で
あっても安定して有効に行うことができるので、蒸気圧
の高い試料に適用しても、蒸発を抑えて炉内汚染を引き
起こすことなく効率の良い処理を行うことが可能とな
る。
の吹き付けはプラズマジェットのように絞り込んで行う
必要がないため、加熱範囲が限定されることがない。こ
のため、試料の大量処理を図ることが容易となる。しか
も、供給ガスの吹き付けは炉内雰囲気が加圧雰囲気下で
あっても安定して有効に行うことができるので、蒸気圧
の高い試料に適用しても、蒸発を抑えて炉内汚染を引き
起こすことなく効率の良い処理を行うことが可能とな
る。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。この溶融炉は、炉体１内に断熱材２及び炉内
加熱用ヒータ３を配置して構成されている。炉体１は、
ステンレスや圧延鋼材等により作られた円筒体状のもの
で、詳しい図示を省略しているが二重筒構造をなしてお
り、内部に冷却用のウォータジャケットが形成されてい
る。断熱材２は、この炉体１の内周面に沿って上半部の
内空を包囲する第１の断熱部２ａと、炉体１の中心部に
配置されて内空を上下に仕切る第２の断熱部２ｂとによ
って内空の上半部を包囲するように配置されている。そ
して、その第２の断熱部２ｂの中央に貫通部２ｂ１を設
け、この貫通部２ｂ１の周辺を処理空間Ｓとして利用す
るようにしている。一方、炉内加熱用ヒータ３は、前記
第１の断熱部２ａの内面に沿って配置され、炉内雰囲気
を１８００°Ｃ程度に加熱できる能力を備えている。そ
して、この炉体１に、ガス導入系４と、排気系５とを接
続している。ガス導入系４は、一端を炉体１及び断熱材
２ａを貫通した位置に挿入され、他端をバルブ４ａを介
して炉外のガス供給源４ｂに接続されているもので、こ
のガス供給源４ｂにＡｒ等の不活性なガスが充填されて
いる。また、排気系５は、炉内空間の一部をバルブ５ａ
を介してメカニカルブースタポンプ５ｂ及びロータリポ
ンプ５ｃに接続されているもので、炉内の初期真空置換
時および減圧処理時に作動される。
説明する。この溶融炉は、炉体１内に断熱材２及び炉内
加熱用ヒータ３を配置して構成されている。炉体１は、
ステンレスや圧延鋼材等により作られた円筒体状のもの
で、詳しい図示を省略しているが二重筒構造をなしてお
り、内部に冷却用のウォータジャケットが形成されてい
る。断熱材２は、この炉体１の内周面に沿って上半部の
内空を包囲する第１の断熱部２ａと、炉体１の中心部に
配置されて内空を上下に仕切る第２の断熱部２ｂとによ
って内空の上半部を包囲するように配置されている。そ
して、その第２の断熱部２ｂの中央に貫通部２ｂ１を設
け、この貫通部２ｂ１の周辺を処理空間Ｓとして利用す
るようにしている。一方、炉内加熱用ヒータ３は、前記
第１の断熱部２ａの内面に沿って配置され、炉内雰囲気
を１８００°Ｃ程度に加熱できる能力を備えている。そ
して、この炉体１に、ガス導入系４と、排気系５とを接
続している。ガス導入系４は、一端を炉体１及び断熱材
２ａを貫通した位置に挿入され、他端をバルブ４ａを介
して炉外のガス供給源４ｂに接続されているもので、こ
のガス供給源４ｂにＡｒ等の不活性なガスが充填されて
いる。また、排気系５は、炉内空間の一部をバルブ５ａ
を介してメカニカルブースタポンプ５ｂ及びロータリポ
ンプ５ｃに接続されているもので、炉内の初期真空置換
時および減圧処理時に作動される。
【０００７】このような構成において、本実施例は、処
理空間Ｓに導入すべき供給ガスＸを加熱するためのガス
加熱用ヒータ６を炉内雰囲気に設け、このガス加熱用ヒ
ータ６の内部を流通させる間に加熱した供給ガスＸを前
記処理空間Ｓに配置される試料ａに向けて吹き付けるよ
うにしている。具体的には、ガス加熱用ヒータ６は、パ
イプ状のもので、一端が処理空間Ｓに臨む位置に開口
し、他端が前記ガス導入系４の挿入端に臨む位置に開口
しており、ガス導入系４から導入されるガスをこのガス
加熱用ヒータ６内に流入させる際に周辺の炉内ガスを同
時に巻き込むように構成されている。そして、既に所定
炉内温度（１５００°Ｃ）にある炉内ガスを新たに導入
するガスと共に＋α（例えば３００°Ｃ程度）の高温状
態にまで加熱した後、供給ガスＸとして試料ａに吹き付
けるようにしている。このガス加熱用ヒータ６は、炉内
温度の上昇をもたらさないように炉内加熱用ヒータ３に
比べて疎に設けられている。
理空間Ｓに導入すべき供給ガスＸを加熱するためのガス
加熱用ヒータ６を炉内雰囲気に設け、このガス加熱用ヒ
ータ６の内部を流通させる間に加熱した供給ガスＸを前
記処理空間Ｓに配置される試料ａに向けて吹き付けるよ
うにしている。具体的には、ガス加熱用ヒータ６は、パ
イプ状のもので、一端が処理空間Ｓに臨む位置に開口
し、他端が前記ガス導入系４の挿入端に臨む位置に開口
しており、ガス導入系４から導入されるガスをこのガス
加熱用ヒータ６内に流入させる際に周辺の炉内ガスを同
時に巻き込むように構成されている。そして、既に所定
炉内温度（１５００°Ｃ）にある炉内ガスを新たに導入
するガスと共に＋α（例えば３００°Ｃ程度）の高温状
態にまで加熱した後、供給ガスＸとして試料ａに吹き付
けるようにしている。このガス加熱用ヒータ６は、炉内
温度の上昇をもたらさないように炉内加熱用ヒータ３に
比べて疎に設けられている。
【０００８】試料ａは、前記処理空間Ｓに臨む位置に配
置した試料設置台７上に供給されるもので、この試料設
置台７は炉外の回転昇降機構８に接続されて回転動作と
昇降動作を付与されるようになっている。一方、試料設
置台７に供給される試料ａは、チタニアなど溶融を要す
る素材の粉末であり、炉外に配置した供給装置９からス
クリュー作用等を利用して送り出され、炉体１及び断熱
材２を貫通して先端を処理空間Ｓに臨む位置に挿入した
導入管９ａを通じて試料設置台７上に運ばれる。試料設
置台７上には、予め供給される試料ａと同一素材からな
る結晶物Ａが準備してあり、新たに送り込まれる試料ａ
はこの結晶物Ａ上に供給される。勿論、試料ａは粉末以
外に、粒状、固形の棒状物など、適宜の形態のものを扱
うことができ、それに応じて供給装置の構造や機能を適
宜選択することができる。
置した試料設置台７上に供給されるもので、この試料設
置台７は炉外の回転昇降機構８に接続されて回転動作と
昇降動作を付与されるようになっている。一方、試料設
置台７に供給される試料ａは、チタニアなど溶融を要す
る素材の粉末であり、炉外に配置した供給装置９からス
クリュー作用等を利用して送り出され、炉体１及び断熱
材２を貫通して先端を処理空間Ｓに臨む位置に挿入した
導入管９ａを通じて試料設置台７上に運ばれる。試料設
置台７上には、予め供給される試料ａと同一素材からな
る結晶物Ａが準備してあり、新たに送り込まれる試料ａ
はこの結晶物Ａ上に供給される。勿論、試料ａは粉末以
外に、粒状、固形の棒状物など、適宜の形態のものを扱
うことができ、それに応じて供給装置の構造や機能を適
宜選択することができる。
【０００９】更に、前記試料設置台７の下方は一定領域
に亘って回転昇降機構８から付与される降下動作を許容
するための空洞７ａをなしており、この空洞７ａを包囲
する位置に二重筒構造をなす炉体１のウォータジャケッ
ト等を利用して冷却機構１０が構成してある。図におい
て符合１１で示すものはガス放出機構であり、放出量を
通じて炉内圧力を制御可能とされている。
に亘って回転昇降機構８から付与される降下動作を許容
するための空洞７ａをなしており、この空洞７ａを包囲
する位置に二重筒構造をなす炉体１のウォータジャケッ
ト等を利用して冷却機構１０が構成してある。図におい
て符合１１で示すものはガス放出機構であり、放出量を
通じて炉内圧力を制御可能とされている。
【００１０】以上の構成を通じて、この実施例の溶融炉
は、炉内加熱用ヒータ３によって炉内を例えば１８００
°Ｃ程度の所定温度に加熱するとともに、供給装置９か
ら試料設置台７上に試料ａを供給し、同時にその試料ａ
が運び込まれる結晶物Ａの表面に向けてパイプ状のガス
加熱用ヒータ６から炉内温度＋α（例えば２１００°Ｃ
程度）に昇温させた供給ガスＸを吹き付け、結晶物Ａ上
にプールＰを形成して、このプールＰにおいて試料ａを
効果的に溶融させることができるものである。この溶融
工程は、回転昇降機構８により試料設置台７を回転させ
ながら、且つ徐々に降下させながら行う。これにより、
プールＰにおいて溶融した試料ａが順次結晶物Ａ上に新
たな結晶を作り、結晶は設置台７の降下と共に成長して
いく。結晶径は、試料設置台７の回転により均一に保た
れる。
は、炉内加熱用ヒータ３によって炉内を例えば１８００
°Ｃ程度の所定温度に加熱するとともに、供給装置９か
ら試料設置台７上に試料ａを供給し、同時にその試料ａ
が運び込まれる結晶物Ａの表面に向けてパイプ状のガス
加熱用ヒータ６から炉内温度＋α（例えば２１００°Ｃ
程度）に昇温させた供給ガスＸを吹き付け、結晶物Ａ上
にプールＰを形成して、このプールＰにおいて試料ａを
効果的に溶融させることができるものである。この溶融
工程は、回転昇降機構８により試料設置台７を回転させ
ながら、且つ徐々に降下させながら行う。これにより、
プールＰにおいて溶融した試料ａが順次結晶物Ａ上に新
たな結晶を作り、結晶は設置台７の降下と共に成長して
いく。結晶径は、試料設置台７の回転により均一に保た
れる。
【００１１】このような構成の溶融炉を用いると、供給
ガスＸの吹き付けはプラズマジェットのように絞り込ん
で行う必要がないため、加熱範囲が限定されることがな
い。このため、結晶物Ａ上に比較的大きなプールＰを作
り、このプールＰに大量の試料ａを運び込んで比較的大
きな結晶物Ａを効率良く作ることができる。しかも、供
給ガスＸの吹き付けは炉内雰囲気が加圧雰囲気下であっ
ても安定して有効に行うことができるので、試料ａが蒸
気圧の高いチタニア等であっても、蒸発を抑えて試料ａ
の有効利用を図り、炉内汚染を引き起こすことなく高効
率で溶融処理を実施することが可能となる。さらに、ガ
ス供給源４ｂから新たに導入するガスは炉内加圧ガスと
して利用することができるため、本実施例のように構成
してもランニングコストの増加を有効に抑えることがで
きる。
ガスＸの吹き付けはプラズマジェットのように絞り込ん
で行う必要がないため、加熱範囲が限定されることがな
い。このため、結晶物Ａ上に比較的大きなプールＰを作
り、このプールＰに大量の試料ａを運び込んで比較的大
きな結晶物Ａを効率良く作ることができる。しかも、供
給ガスＸの吹き付けは炉内雰囲気が加圧雰囲気下であっ
ても安定して有効に行うことができるので、試料ａが蒸
気圧の高いチタニア等であっても、蒸発を抑えて試料ａ
の有効利用を図り、炉内汚染を引き起こすことなく高効
率で溶融処理を実施することが可能となる。さらに、ガ
ス供給源４ｂから新たに導入するガスは炉内加圧ガスと
して利用することができるため、本実施例のように構成
してもランニングコストの増加を有効に抑えることがで
きる。
【００１２】なお、各部の具体的な構成は、上述した実
施例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変形が可能である。例えば、処理空
間の周囲を内箱で包囲して、その内箱の内部から排気す
るようにしてもよい。また、吹き付けるガスの種類を変
えることいにより、試料とガスを反応させることも可能
である。
施例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変形が可能である。例えば、処理空
間の周囲を内箱で包囲して、その内箱の内部から排気す
るようにしてもよい。また、吹き付けるガスの種類を変
えることいにより、試料とガスを反応させることも可能
である。
【００１３】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、炉内に
断熱材及び炉内加熱用ヒータを、処理空間を包囲するよ
うに配置すると共に、処理空間に導入すべき供給ガスを
加熱するためのパイプ状のガス加熱用ヒータを炉内に設
け、このガス加熱用ヒータ内を流通させる間に加熱した
供給ガスを処理空間内の試料に吹き付けて溶融させるよ
うにしたものである。
断熱材及び炉内加熱用ヒータを、処理空間を包囲するよ
うに配置すると共に、処理空間に導入すべき供給ガスを
加熱するためのパイプ状のガス加熱用ヒータを炉内に設
け、このガス加熱用ヒータ内を流通させる間に加熱した
供給ガスを処理空間内の試料に吹き付けて溶融させるよ
うにしたものである。
【００１４】このため、プラズマジェット方式のものに
比べて、加熱範囲を広くとって試料の大量処理化が可能
となり、加圧雰囲気下で処理を実施することにより炉内
汚染も有効に防止することができ、また無駄な材料コス
トを掛けずに効率の良い溶融処理を行うことが可能とな
る。
比べて、加熱範囲を広くとって試料の大量処理化が可能
となり、加圧雰囲気下で処理を実施することにより炉内
汚染も有効に防止することができ、また無駄な材料コス
トを掛けずに効率の良い溶融処理を行うことが可能とな
る。
【図１】本発明の一実施例を示す概略的な断面図。
２…断熱材 ３…炉内加熱用ヒータ ６…ガス加熱用ヒータ ａ…試料 Ｓ…処理空間 Ｘ…供給ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K001 AA27 BA23 EA03 FA14 GA14 GB01 GB03 4K063 AA03 AA04 AA12 AA15 BA03 CA03 DA05 FA02 FA10
Claims (1)
- 【請求項１】炉内に、断熱材及び炉内加熱用ヒータを処
理空間を包囲するように配置すると共に、処理空間に導
入すべき供給ガスを加熱するためのパイプ状のガス加熱
用ヒータを設け、このガス加熱用ヒータ内を流通させる
間に加熱した供給ガスを処理空間に配置した試料に吹き
付けて該試料を溶融させるようにしたことを特徴とする
溶融炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37104199A JP2001183069A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 溶融炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37104199A JP2001183069A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 溶融炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001183069A true JP2001183069A (ja) | 2001-07-06 |
Family
ID=18498039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37104199A Withdrawn JP2001183069A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 溶融炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001183069A (ja) |
-
1999
- 1999-12-27 JP JP37104199A patent/JP2001183069A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070306 |