JP2002115973A - アーク溶融用カーボン電極とその保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長さの調整が容易なアーク溶融用カーボン電
極と汚染の少ない電極保持装置を提供する。 【解決手段】 電極の一端にメネジ部を設けると共に他
端にオネジ部を設け、ネジ部で電極を連結して継ぎ足せ
ることを特徴とするカーボン電極、および上記電極を挟
み込む把持手段を有し、把持手段は電極の両側に位置す
るブロックと、少なくとも一方のブロックを電極に押圧
する駆動手段とを備えており、他方のブロックは通電系
に接続され、上記駆動手段によるブロックの開閉によっ
て電極の着脱が行われることを特徴とする電極保持装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアーク溶融に用いる
カーボン電極とその保持装置に関する。シリコン単結晶
引上げに用いる高純度の石英ガラスルツボはアーク溶融
を利用した回転モールド法によって主に製造されてい
る。本発明はこの製造に使用されるカーボン電極および
その保持装置として好適である。

【０００２】

【従来の技術】高純度の石英ガラスルツボをアーク溶融
回転モールド法によって製造する際に使用されるカーボ
ン電極は、その放電部分(下端部)の消耗が進むのに伴っ
て電極の長さを調整する必要があるが、従来の電極は図
５，図６に示すように、電極１０の上端１１が固定ブロ
ック１２によって通電部材１５にネジ止めされており、
取り外しが不便である。そこで、従来は消耗の度合に応
じて種々の長さの中継ぎ電極１３を用意し、固定された
電極から中継ぎ電極を取り外し、新たな中継ぎ電極１３
を取り付け、これに消耗した電極１４を継ぎ足すことに
より長さを整えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来は消耗した電極の
長さを調整するため、中継ぎ電極を用い、これに上側の
固定部と下側の放電部の電極をそれぞれ連結するために
着脱作業に手間取る問題がある。しかも長さの調整が中
継ぎ電極の長さに限られるので、消耗長さに応じた調整
ができず、下側の消耗した電極が廃棄される場合も多い
などカーボン部材の無駄も生じる。さらに、従来の電極
は固定部分がネジ止めされているために取り外しに時間
がかかり自動化に適さないと云う欠点がある。また、従
来の電極保持(固定)装置は通電部分に純銅製の部材を用
いているため、通電部材と電極の接触部分は冷却されて
いるものの、アーク放電時に銅が電極中にマイグレーシ
ョンする懸念があり、このため石英ルツボの汚染が危慎
される問題がある。本発明は従来のこのような問題を解
決したものであって、電極の着脱と長さの調整が容易な
カーボン電極とその保持装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決する手段】すなわち本発明は、（１）アー
ク溶融に用いる棒状のカーボン電極であって、電極の一
端にメネジ部を設けると共に他端にオネジ部を設け、こ
のネジ部で電極を連結して継ぎ足せる構造としたことを
特徴とするカーボン電極に関する。本発明の電極は、好
ましくは、（２）アーク溶融による石英ガラスルツボの
製造に用いるカーボン電極である。

【０００５】また本発明は、（３）アーク溶融に用いる
カーボン電極の保持装置であって、棒状の電極を挟み込
む把持手段を有し、該把持手段は電極の両側に位置する
ブロックと、少なくとも一方のブロックを電極に押圧す
る駆動手段とを備えており、他方のブロックは通電系に
接続され、上記駆動手段によるブロックの開閉によって
電極の着脱が行われることを特徴とする電極保持装置に
関する。

【０００６】本発明の上記電極保持装置は、（４）駆動
手段が空気圧または液圧によって往復動するロッドを有
し、該ロッドに把持手段のブロックが連結されており、
ロッドの往復動によってブロックの開閉がおのおの一動
作で行われる電極保持装置、（５）駆動手段によって往
復動される一方のブロックが絶縁材によって形成されて
おり、他方のブロックが通電ブロックとカーボン材によ
って形成され、該通電ブロックの電極に接する側にカー
ボン材が用いられている電極保持装置、（６）通電ブロ
ックがニッケルまたは銅ニッケル合金によって形成され
ている電極保持装置、（７）駆動手段に制御回路が設け
られており、制御信号を受けた駆動手段によってブロッ
クが自動開閉される電極保持装置、（８）上端に新たな
電極を継ぎ足した電極を保持し、電極の消耗に応じてブ
ロックを随時開き、電極を下げて下端部の位置を調整し
た後にブロックを閉じて電極を固定する電極保持装置の
各態様を含む。

【０００７】本発明の電極は従来のような中継ぎ電極が
不要であり、消耗長さに応じて電極長さを容易に調整す
ることができる。また、本発明の電極保持装置は電極を
保持するブロックの開閉駆動手段を備えているので短時
間に電極の長さを調整することができ、また電極の着脱
作業を自動化するのに適している。さらに通電部材をニ
ッケルまたは銅ニッケル合金によって形成することによ
り電極の汚染も防止することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
て具体的に説明する。本発明の一例に係るカーボン電極
とその保持装置を図１〜図３に示す。図１はカーボン電
極の縦断面図、図２は電極保持装置の横断面図であり、
図３はその縦断面図である。

【０００９】図１に示すように、本発明のカーボン電極
３０は棒状の電極３１と電極３２によって形成されてお
り、電極３１の一端(図示上端)３１ａにメネジ部３３が
設けられており、他端(図示下端)３１ｂにはオネジ部３
４が形成されている。同様に電極３２の上端と下端には
それぞれメネジ部３３とオネジ部３４が形成されてお
り、電極３１と３２はこのネジ部３３と３４で連結して
継ぎ足せるように形成されている。この電極３０は電極
保持装置４０によって上下方向に保持される。

【００１０】図２および図３に示すように、本発明の電
極保持装置４０は、棒状の電極３０を挟み込む把持手段
４１を有している。この把持手段４１は電極３０の両側
に位置する一対のブロック４２、４３と、少なくとも一
方のブロック４２を電極３０に押圧する駆動手段４４と
を備えている。このブロック４２はセラミックス等の絶
縁材によって形成され、他方のブロック４３は通電部材
によって形成されている。以下、ブロック４２を絶縁ブ
ロックと云い、ブロック４３を通電ブロックと云う。通
電ブロック４３は端子４８を通じて外部の通電系(図示
省略)に接続している。また、通電ブロック４３の電極
３０に接する内側部分は電極を汚染しないようにカーボ
ン材４５によって形成されており、また、安定に保持す
るように電極３０の周面に応じた湾曲面を有している。
一方、絶縁ブロック４２の内側面すなわち電極３０に向
かう面は電極３０の周面に応じたＶ型溝を有しており、
電極３０はこの通電ブロック４３の湾曲面と絶縁ブロッ
ク４２のＶ型溝に嵌合した状態で保持される。

【００１１】把持手段４０は枠体４６を有しており、絶
縁ブロック４２と通電ブロック４３は枠体４６の内側に
装着されている。通電ブロック４３は絶縁部材４９を介
して枠体４６に固定されている。一方、駆動手段４４は
枠体４６の外側に取り付けられている。駆動手段４４は
空気圧または液圧(油圧等)によって往復動するロッド４
７を有し、ロッドの先端に絶縁ブロック４２が往復動自
在に連結されている。なお、駆動手段４４は電磁式やパ
ワーシリンダーによって形成しても良い。ロッド４７に
よって絶縁ブロック４２が往復動され、ブロックの開閉
がおのおの一動作で行われる。なお、好ましくは駆動手
段４４には制御回路(図示省略)が設けられており、制御
信号を受けて駆動手段４４が作動し、絶縁ブロック４２
を自動開閉する。

【００１２】通電ブロック４３の材質はニッケルまたは
銅ニッケル合金が好ましい。純銅に代えてニッケルまた
は銅ニッケル合金を用いることにより、この装置を用い
て製造した石英ガラスルツボ中の銅の含有率が激減した
ことが確認された。しかも電極のニッケル含有率は検出
限界以下で変化が無く、従って、通電部材の材質として
ニッケルや銅ニッケル合金を用いることによって石英ル
ツボの汚染を防止することができる。

【００１３】上記電極保持装置において、電極の長さを
調整する場合には、駆動手段４４を作動させてブロック
を随時開き、電極の消耗に応じて電極３２を下げ、その
下端を所定の放電位置に調整した後に駆動手段４４を作
動させてブロックを閉じ、電極３０を固定する。この場
合、電極３２の上端に新たな電極３１をネジ結合して継
ぎ足した電極を用いれば、電極が消耗するたびに電極を
交換する必要が無く、電極の位置調整を随時にかつ簡単
に行うことができる。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明の電極保持装置は、
電極を保持するブロックの開閉駆動手段を備えているの
で、ロッドの一動作で瞬時に押圧ブロックを開閉するこ
とができる。従って、任意に短時間で電極を着脱でき、
電極の上端をネジ止めなどで固定する必要がないので、
従来のような中継ぎ電極が不要であり、随時に電極を継
ぎ足し、長さを調整して消耗長さに応じて電極の下端を
所定の放電位置に設置することができる。また、電極の
着脱作業を自動化するのに適している。さらに、通電部
材をニッケルまたは銅ニッケル合金によって形成するこ
とにより電極の汚染も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカーボン電極の縦断面図

【図２】本発明の電極保持装置の横断面図

【図３】図２の電極保持装置の縦断面図

【図４】従来の電極保持装置の横断面図

【図５】図４の電極保持装置の縦断面図

【符号の説明】

１０−電極、１１−固定部の電極、１２−固定ブロッ
ク、１３−中継ぎ電極、１４−放電部の電極、１５−通
電部材、３０、３１、３２−電極、３３−メネジ、３４−
オネジ、４０−電極保持装置、４１−把持手段、４２−
絶縁ブロック、４３−通電ブロック、４４−駆動手段、
４５−カーボン材、４６−枠体、４７−ロッド、４８−
端子、４９−絶縁部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奈良 信 秋田県秋田市茨島５丁目14番３号 三菱マ テリアルクォーツ株式会社秋田工場内 Ｆターム(参考） 3K084 CA01 CC05 CD06 DA01 DA08 4K045 AA04 BA08 RB02 RB08 4K063 AA04 AA12 BA06 CA06 FA53 FA63

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーク溶融に用いる棒状のカーボン電極
   であって、電極の一端にメネジ部を設けると共に他端に
   オネジ部を設け、このネジ部で電極を連結して継ぎ足せ
   る構造としたことを特徴とするカーボン電極。
2. 【請求項２】 アーク溶融による石英ガラスルツボの製
   造に用いる請求項１のカーボン電極。
3. 【請求項３】 アーク溶融に用いるカーボン電極の保持
   装置であって、棒状の電極を挟み込む把持手段を有し、
   該把持手段は電極の両側に位置するブロックと、少なく
   とも一方のブロックを電極に押圧する駆動手段とを備え
   ており、他方のブロックは通電系に接続され、上記駆動
   手段によるブロックの開閉によって電極の着脱が行われ
   ることを特徴とする電極保持装置。
4. 【請求項４】 駆動手段が空気圧または液圧によって往
   復動するロッドを有し、該ロッドに把持手段のブロック
   が連結されており、ロッドの往復動によってブロックの
   開閉がおのおの一動作で行われる請求項３の電極保持装
   置。
5. 【請求項５】 駆動手段によって往復動される一方のブ
   ロックが絶縁材によって形成されており、他方のブロッ
   クが通電ブロックとカーボン材によって形成され、該通
   電ブロックの電極に接する側にカーボン材が用いられて
   いる請求項３または４の電極保持装置。
6. 【請求項６】 通電ブロックがニッケルまたは銅ニッケ
   ル合金によって形成されている請求項５の電極保持装
   置。
7. 【請求項７】 駆動手段に制御回路が設けられており、
   制御信号を受けた駆動手段によってブロックが自動開閉
   される請求項３〜６の何れかに記載する電極保持装置。
8. 【請求項８】 上端に新たな電極を継ぎ足した電極を保
   持し、電極の消耗に応じ、ブロックを随時開いて電極を
   下げ、電極下端部の位置を調整した後にブロックを閉じ
   て電極を固定する請求項３〜７の何れかに記載する電極
   保持装置。