JP2008534893A - 効率的発熱を有し、機械的安定性を有する加熱素子構造 - Google Patents
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Abstract
本発明の一実施形態は加熱素子構造体である。第1のトレイが、内側境界と外側境界を有する。内側境界と外側境界はスペースを決める。第1のトレイに取り付けられかつ内側境界を取り囲む第1の加熱素子が、電源が投入されたときに発熱する。加熱素子は、ある温度範囲内でそのスペース内で膨張する。
Description
(関連出願)
本特許出願は、「効率的発熱を有し、機械的安定性を有する加熱素子(Heating Element With Efficient Heat Generation And Mechanical Stability)」という名称の米国仮出願第60/646,383号、出願日2005年1月24日の利益を主張するものである。
本特許出願は、「効率的発熱を有し、機械的安定性を有する加熱素子(Heating Element With Efficient Heat Generation And Mechanical Stability)」という名称の米国仮出願第60/646,383号、出願日2005年1月24日の利益を主張するものである。
本発明の実施態様は、炉の分野に関し、より詳細には、炉内の加熱素子構造に関する。
炉は一般に、加熱素子として抵抗線を使用している。炉を使用した多くの応用例が、温度変化に応答しかつある時間にわたって均一温度を保つためにヒータを必要とする。抵抗線は一般に、その寿命の間に多くの熱サイクルを受ける。抵抗線は、長期にわたって高温にさらされるため、膨張したり、成長したり、あるいは伸長したりする。これらのワイヤは、機械的安定性のためにいくつかの固定点にセラミック・セパレータでしっかりと保持されていると、これらの固定点から膨張すなわち伸長して、初期故障すなわち断線の原因となりうる。
信頼性のある線状加熱素子を提供する既存の技法には、いくつかの欠点がある。一技法では、セラミック・セパレータを使用して線状加熱素子を拘束し、セパレータ内にワイヤ伸長用のスペースを設ける。この技法は、絶縁体層に埋め込まれた複数のセパレータを使用する必要があり、組立てを困難にするとともにコストを増大させることになる。さらに、その技法では、伸長がセパレータ内に限定される。他の技法では、いくつかのアンカを使用してワイヤを固定する。アンカは、放射状の固定溝を有するアンカ切欠部に取り付けられる。この技法は、特別に設計されたアンカとアンカ切欠部を使用する必要がある。それはまた、伸長を溝内に限定する。
本発明の一実施態様は、加熱素子の構造体である。第1のトレイが、内側境界と外側境界を有する。内側境界と外側境界でスペースを決める。第1のトレイに取り付けられかつ内側境界を取り囲む第1の加熱素子が、電源が投入されたときに発熱する。加熱素子は、ある温度範囲内でそのスペースにおいて膨張する。
下記の説明では、多くの特定の詳細が示される。しかし、本発明の実施態様は、そうした特定の詳細なしに実施されうることが理解されよう。他の例では、周知の回路、構造、および技法は、この説明に対する理解を曖昧にしないように示されていない。
本発明の一実施態様は、通常はフローチャート、流れ図、構造図、またはブロック図として示されるプロセスと称される場合がある。フローチャートは、動作を逐次プロセスとして記載することができるが、動作のうちの多くは、並行にすなわち同時に実施されることがる。さらに、動作の順番は、並べ替えることができる。プロセスは、その動作が完了したときに終了する。プロセスは、方法、プログラム、手順、製造または製作の方法などに対応することができる。
本発明の一実施態様は、炉で使用される加熱素子構造体である。炉は、水平または垂直に配置される。炉は、加熱コアを含む。加熱コアは、互いに積層されたいくつかの加熱素子の構造体を有する。加熱素子構造体のそれぞれは、トレイと、トレイの周囲に配置された加熱素子とを含む。トレイには、いくつかの実施態様が考えられる。一実施態様では、トレイはリングとディスクを含む。リングは、加熱素子が発熱したときに効率的な熱伝達をもたらすように、いくつかのスロットまたは孔を有する。ディスクは、リングに取り付けられており、加熱素子が長期にわたって高温にさらされたときに加熱素子の膨張すなわち伸長を許容する水平スペースおよび垂直スペースの少なくとも一方を備えている。加熱素子構造体は、効率的な発熱と機械的安定性とをもたらす。加熱素子の成長を許容するスペースを設けることにより、加熱素子の寿命が延びて、初期故障を防止することができる。さらに、加熱素子構造体は構成するのが簡単であるので、加熱コアを容易に構成することができ、組立てコストが低減する。トレイ・組立体はまた、加熱コア内の加熱素子に信頼性の高い機械的支持を提供する。
本発明の実施態様は、下記説明と本発明の実施態様を説明するために使用される添付図面とを参照することにより、最も良く理解することができる。
図1は、本発明の一実施形態が実施されるシステム100を示す図である。システム100は、熱設計または制御応用で発熱するように使用される拡散面を示す。システム100は、シールド110、絶縁層120、加熱コア130、蓋140、下部リング150、電源160を含む。システム100は、上記構成要素より多くても少なくてもよいことに留意されたい。
シールドすなわちシェル110は、加熱コア130を収容するまたは囲むためのハウジングまたは筐体である。ステンレス鋼で製作されている。それは、加熱コア130の上端部を遮蔽するための上端部リング112と側部シールド114とを含む。一般にシールド110は、円筒、卵形筒または楕円筒の形状を有する。シールド110は、電力導体(power bar)や熱電対を機械的・電気的に支持するための構造、部品、または素子を有してもよい。
絶縁層120は、加熱コア130を絶縁する。絶縁層120は、頂部絶縁層122と側部絶縁層124を含む。絶縁層120は、高い耐熱性があり、低い熱膨張率を有し、低い熱伝達率を有し、かつその特性を長期にわたって維持する任意材料で製作される。そのような材料の一例が、酸化アルミニウム(Al2O3)と二酸化ケイ素すなわちシリカ(SiO2)との混合物である。当業者によって知られるように、上記の望ましい特性を有する他の絶縁材料が使用されてもよい。
加熱コア130は、コアの内側に置かれた対象物135を発熱させる。対象物135は、予め決めたある温度範囲で加熱される必要がある対象物、構造、素子、または構成要素である。一実施形態では、対象物135は半導体ウェハである。温度範囲は、必要に応じて25℃から1700℃までの任意の適切な範囲とすることができる。例えば、半導体ウェハ応用の場合、温度範囲は、500℃〜1200℃とすることができる。加熱コア130は、電源160に接続するための電力導体を備える。加熱コア130は、加熱コア130内のいくつかのゾーンに熱を供給する。加熱ゾーンは、炉の要件や仕様に応じて異なる温度範囲を有することができる。電力導体は、加熱ゾーンに対応するように割り当てられる。
蓋140は、熱損失を低減するまたは最小限に抑えるために、加熱コア130の上端部を密閉し、頂部リング112に対する緊密な機械的嵌合を可能にする。底部リング150は、加熱コア130を機械的に支持する。
電源160は、電源が投入されたときに加熱コアに電力を供給して発熱させる。電源160は、電力導体を介して加熱コア130に接続される。電源160は、加熱コア130に対する電流および/または電圧の量を制御する電力コントローラ165を備えいる。個々の電力導体を介して異なる量の電流または電圧を受けることにより、加熱コア130は、対応する加熱ゾーンに異なる熱プロファイルを生成することができる。
図2は、本発明の一実施形態による加熱コア130を示す図である。図2は、接続導体すなわち電力導体なしの加熱コア130の断面を示す。加熱コア130は、複数の加熱素子構造体2101〜210Nを含む。
加熱素子構造体2101〜210Nは、互いに位置合せされ積層されている。一実施形態では、炉100は縦型炉である。したがって、加熱素子構造体2101〜210Nは、垂直方向に積層されている。垂直配置の場合、考慮すべき点は、加熱コア130の底部にある加熱素子構造体(例えば加熱素子構造体210Nや210N-1)が、それらの上のすべての加熱素子構造体の重量を支えるように確実に設計されることである。加熱素子構造体の数Nは、用途や加熱領域内に分割されたゾーンの数に応じて変わる。
一般に、加熱素子構造体2101〜210Nは、類似の形状と構築スタイルを有する。したがって、加熱コア130の構造と組立体は、大幅に簡略化される。加熱素子構造体210k(k=1,...,N)は、トレイ220kと、トレイ220kに取り付けられる加熱素子230kとを含む。加熱素子230kは、電源が投入されたときに発熱する。絶え間ない加熱により、加熱素子230kは、長期にわたって膨張すなわち伸長する。トレイ220kの構造により、垂直寸法のスペース242kと水平寸法のスペース250kは、加熱素子230kの膨張すなわち伸長を可能とする。これによって、加熱素子230kの寿命を縮める可能性がある加熱素子230kの変形あるいは加熱素子230kに対する構造的および/または機械的損傷を防止することができる。
図3は、本発明の一実施形態による、図2に示した加熱素子構造体210の上面を示す図である。加熱素子構造体210は、トレイ220と加熱素子230を含む。下付き文字のkは、明瞭にするために削除されている。
トレイ220は一般に、図1に示したシールド110と絶縁層120によって形成されたハウジングの内側に適合する円形、卵形、または楕円形を有する。トレイ220は、内側境界すなわち内周312と外側境界すなわち外周316を有する。内側境界と外側境界は、スペース240を決めている。スペース240は、用途、温度範囲、加熱素子の材料、加熱素子の熱膨張率、その他の機械的および/または電気的パラメータに応じて、0.1インチ(0.3cm)〜25インチ(64cm)のサイズまたは距離を有している。
加熱素子230は、電源が投入されたときに発熱するように、トレイ220に取り付けられ、かつ内側境界312を取り囲む。加熱素子230は、ある温度範囲内でスペース240、242の少なくとも一方において膨張すなわち伸長することができる。本質的には、スペース240、242は、水平方向にも垂直方向にもあるいは3次元空間においても膨張を許容する。加熱素子230は、あるワイヤ形状を有するワイヤとすることができる。ワイヤ形状は、螺旋形状、固体形状、平面形状のうちの1つとすることができる。螺旋形状は、大きな表面積に高ワット密度なしの高ワット数を与える。加熱応用の場合、ワイヤ230は、長期にわたって膨張すなわち伸長する。ワイヤ230は、高温にさらされた後、その元の長さに戻ることはなく、温度サイクルとともに連続的に成長する。スペース240、242は、長期にわたって成長または膨張するワイヤ230に十分な余地を提供する。これは、ワイヤ230の初期故障を防止する。加熱素子230は、任意適切な発熱用材料で製作される。一般的に使用される材料は、カンタル(Kanthal)、ニクロタル(Nikrothal)、スーパーカンタル(Super−Kanthal)、ケイ化モリブデン(Molybdenum Discilicide)などとすることができる。この材料は、1000℃で約15E−6[K-1]の熱膨張率を有することができる。
図4Aは、本発明の一実施形態による、図3に示したトレイ220を示す図である。トレイ220は、リング410、ディスク420を含む。
リング410は、内側境界312を決め、リング高さ414を有する。リング410は、内側境界312の近くで離間された複数のスロットまたは孔412を有する。一般にスロット412は、均一な熱伝達をもたらすように等距離で離される。加熱素子230は、複数のスロット412の近くに配置されるかまたはそれらを取り囲む。明瞭にするために、加熱素子230は、図4に部分的にしか示されていない。リング高さ414は、ワイヤの上方に膨張を許容するスペース242が存在するように、加熱素子230の直径またはサイズに適するように選択される。スペース242のサイズは、加熱素子230のサイズの0〜約50%とすることができる。複数のスロット412は、加熱素子230が発熱したときに熱を伝達させる。発生した熱は、加熱素子230からスロット412を通って加熱コア130の中心まで効率的に伝達される。リング410は、ハウジングまたは筐体の内側に適する形状を有している。一般にこの形状は、円または楕円である。リング410は、その厚みによる内径416と外径418を有する。内径416は、0.5インチ(1.3cm)〜数百インチ(数百cm)とすることができる。半導体ウェハ応用の場合、リング410の内径416は、8インチ(20cm)〜30インチ(76cm)である。内側境界を決めるリング410の厚みは、約0.5インチ(1.3cm)であり、0.1インチ(0.3cm)〜数インチ(数cm)の範囲とすることができる。リング高さ414は、加熱素子230のサイズや他の機械的パラメータに応じて0.25インチ(0.64cm)〜50インチ(127cm)とすることができる。一般にリング高さ414は、1.5インチ(3.8cm)〜1.8インチ(4.6cm)とすることができる。リング410は、酸化アルミニウム(Al2O3)または二酸化ケイ素すなわちシリカ(SiO2)、それらの同等物、あるいはそれらの任意組合せで製作される。
ディスク420は、リング410の内側境界312付近または内側境界312に取り付けられる。ディスクは、リング410の内径416または外径418に近接して取り付けられてもよい。ディスクは、外側境界316を有するまたは決める。ディスク420の表面は本質的に、内側境界312と外側境界316との間にスペース330を形成する。ディスクは切欠部422を有し、したがって柱または棒が挿入されて積層トレイが位置合せされる。さらに、切欠部422は、接続導体または電力導体が接続される加熱素子230の端部を決める。ディスク420は、その直径の両側に2つの切欠部422を有していて、トレイが互いに積層されるときに2つの位置合せポイントとなる。ディスクもまた、酸化アルミニウムすなわちシリカで製作される。
リング410、ディスク420は、溶接や接着などの任意の取付け機構によって一体に取り付けられる。あるいは、両方が、トレイ220として単一部品を形成するように一体とすることもできる。
リング410を形成するためのいくつかの実施形態が考えられる。その目的は、内側境界312の周囲にいくつかのガイドまたは柱を形成するとともに、電源が投入されたときに加熱素子230からコアまでの効率的な熱伝達をもたらすようにいくつかのスロットまたは孔を形成することである。
図4Bは、本発明の一実施形態による、柱が取り付けられたトレイ220の断面を示す図である。この実施形態では、図4Aに示したリング410が、ディスク420に取り付けられかつ内側境界312の近くで離間されたいくつかの垂直柱430で置き換えられている。柱430をディスク420に取り付けるために、溶接、接着などを含む任意適切な機構を使用することができる。トレイが互いに積層されたときに、垂直柱430は、リング410のスロット412と類似のスロットを形成する。
図4Cは、本発明の一実施形態による、一体化された柱を有するトレイ220の断面を示す図である。この実施形態では、図4Aに示したリング410は、ディスク420に一体のまたはディスク420に一体化されかつ内側境界312の近くで離間されたいくつかの垂直柱430で置き換えられている。トレイが互いに積層されたとき、垂直柱430は、リング410のスロット412と類似のスロットを形成する。この実施形態では、トレイ220は、垂直柱430を有するディスク420だけを含むように考慮されうる。
図4Dは、本発明の一実施形態による、垂直棒を有するトレイ220の断面を示す図である。この実施形態では、図4Aに示したリング410は、内側境界312の近くで離間されかつ内側境界312で積層ディスクに取り付けられたいくつかの垂直棒440で置き換えられている。垂直棒440は本質的に、それらがすべての積層ディスク420を一体に連結するように取り付けられることを除けば、実施形態4B、4Cにおける柱430と類似している。
図5は、本発明の一実施形態による接続導体と電力導体を示す図である。図5は、加熱コア130の断面を示す。
加熱素子構造体210k内の加熱素子320kは、接続導体510kによって加熱素子構造体210k+1内の加熱素子320k+1に接続されている。接続導体510kは、切欠部422kにある加熱素子320kの端部と、切欠部422k+1にある加熱素子320k+1の端部に取り付けられるか溶接される。同様に、電力導体520jは、切欠部422jにある加熱素子320jの端部と、切欠部422j+1にある加熱素子320j+1の端部に取り付けられるか溶接される。電力導体520jは、2つの目的を果たす。1つは、接続導体510kのように2つの加熱素子を一体に接続することである。もう1つは、電源160に接続するための端子となることである(図1)。接続導体510kと電力導体520jは、機械的・電気的安定性のために十分なサイズを有する金属などの任意の導電材料で製作される。
したがって、加熱素子320i〜320Nは、最上端部トレイから最下部トレイまでジグザグ・パターンで接続されて、電気的に連続したワイヤを形成する。電力導体520jは、生成されるべき様々な熱量に対する適切な電力を供給するために、選択された加熱ゾーンに設けられる。
図6は、本発明の一実施形態による加熱コアを形成するプロセス600を示すフローチャートである。
STARTの後、プロセス600は、内側境界と外側境界を有する第1のトレイを形成する(ブロック610)。内側境界と外側境界でスペースを決める。次に、プロセス600は、内側境界を取り囲むように第1のトレイに第1の加熱素子を取り付けるまたは配置する(ブロック620)。第1の加熱素子と第1のトレイの高さは、第1の加熱素子の上方に垂直スペースを形成する。第1の加熱素子は、電源が投入されたときに発熱する。第1の加熱素子は、その寿命の間、ある温度範囲内でそのスペースにおいて膨張、伸長、または変形することができる。
次に、プロセス600は、第1の加熱素子を第2のトレイ内の第2の加熱素子に接続するために、柱のところで第1の加熱素子の第1の端部に接続導体または電力導体を取り付ける(ブロック630)。電力導体が電源に接続される。第2のトレイが、第1のトレイの上方または下方に積層される。次に、プロセス600は終了する。
図7は、本発明の一実施形態によるトレイを形成する図6に示したプロセス610を示すフローチャートである。図7に示すプロセス610は、図4Aに示したトレイに対応する。
STARTの後、プロセス610は、内側境界を形成することになるリングを形成する(ブロック710)。リングは、内側境界の近くで離間された複数のスロットを有する。リングは、あるリング高さを有する。リング高さは、必要ならば、垂直スペースを加えた加熱素子のサイズまたは直径に一致する。複数のスロットは、加熱素子が発熱したときにコアへの熱伝達をもたらす。
次に、プロセス610は、リングの内側境界にディスクを取り付ける(ブロック720)。ディスクは外側境界を決める。ディスクは柱を取り付けるための切欠部を有する。次に、プロセス610は終了する。ディスクとリングは、2つの別個の部分から一体に取り付けられるか、接着されるか、または溶接される。あるいは、それらは、単一部品を形成するように一体的に構成されてもよい。
プロセス610は、図4B、4C、4Dによるトレイを形成するために変形させても良い。例えば、リングを形成するのではなく、プロセスは、ディスク上に、またはすべての積層ディスクに付着する複数の垂直棒の上に垂直柱を取り付けることもできる。さらに、ディスクは、ベースと一体垂直柱を含むように形成されてもよい。
図8は、本発明の一実施形態による、機械加工チャネルまたは成形チャネルを用いたシステム800を示す図である。システム800は、頂部絶縁リング810、側部絶縁リング820、外殻830、加熱コア840を含む。図8に示すシステム800は、加熱コア840が異なることを除けば、図1に示したシステム100と類似のものである。
頂部絶縁リング810、側部絶縁リング820、外殻830は、図1に示したシステム100の対応する部分と類似のものである。したがって、それらの説明は、ここでは繰り返さない。
加熱コア840は、コア・シリンダの外径に螺旋状または平行状に機械加工されるか形成された特定の溝を有する。コア840は、円筒、多角形または長方形の形状あるいは任意の適切な形状とすることができる。溝の深さは、加熱素子の形状やサイズによって、および膨張を許容するスペースで決定される。
図9は、本発明の一実施形態による、図8に示した加熱コア840を示す図である。加熱コア840は、成形チャネル910、スロット920を含む。
成形チャネル910は、コア・シリンダの外径に螺旋状または平行状に形成される。それは、特定の機械加工手順で実現できる。成形チャネル910は、溝の中心に等間隔で製作されたスロット(または孔)920を有する。スロット920の目的は、加熱素子からヒータの中心のプロセス領域までの急速な熱伝達を可能にすることである。スロット920相互間の等距離部分は、2つの機能、すなわち、第1に円筒の元の形状を支持し維持すること、第2に加熱素子がその位置から移動しようとした場合に加熱素子に対する障壁として働くことを提供する。
図10は、本発明の一実施形態による成形チャネル910を示す図である。
成形チャネル910は、加熱素子1010の形状に対して特別に設計された溝915を有する。溝915は、加熱素子1010の膨張すなわち大きくなるのを許容するスペース1020を提供する。また、チャネル910は、加熱素子1010を重力に対して支持する。したがって、加熱構造は機械的に安定する。
加熱素子1010は本質的に、図2に示した加熱素子230と類似のものである。加熱素子1010は、溝915の内側に配置される。すべての加熱素子が配置された後、絶縁層すなわち絶縁ブランケット840と外殻830がコア840の周囲にそれに従って巻き付けられる。絶縁ブランケット840は、加熱素子1010の移動がコアの外径方向のチャネルの長さを超えたときに、その移動に対する障壁として働く。
チャネル内にはスペース1020が、加熱素子1010の高温での膨張でき、伸長でき、または移動できるように設けられている。スペース1020のサイズは、図2に示したスペース240のサイズとほぼ同じでよい。さらに、溝920は、垂直方向と水平方向を含むいくつかの方向へ膨張できるように、加熱素子1010の周囲にスペースを設けることもできる。
平行チャネルまたは1つの螺旋状チャネルの配置により、加熱素子1010の均一かつ連続的配置がその全長にわたって可能となる。これにより、ヒータ全体、より詳細には「フラット・ゾーン」を呼ばれる中心に位置する領域全体にわたって均一な温度を保つことができる。フラット・ゾーンは、半導体製品が処理される場所であり、温度の均一性は、半導体製品の性能に影響を及ぼす。この領域は一般に、用途に応じて±0.1〜0.25℃の許容誤差で制御される。上述のように抵抗線が正確に離間するのを制御する能力は、所要の温度均一性の達成に大いに貢献する。
製造工程は、ヒータのコアに隣接する加熱素子の両端に支持絶縁リングを配置することにより継続する。次いで、その両端にステンレス鋼のリングが溶接されて、加熱素子の構造が完成する。このステップの後、電力線への接続を可能にする端子棒を支持しかつ熱電対を支持するために、必要な部品がステンレス鋼の外殻に付加される。最終ステップでは、ヒータの上に警告ラベルを置く。
図1に示した実施形態におけるように、ヒータの使用温度範囲は、25℃〜1700℃の範囲とすることができる。抵抗線は、カンタル、スーパーカンタル、ケイ化モリブデンなどの、任意の一般的に使用される材料でよい。最終加熱素子組立体は、拡散炉内に配置され、そこでコンピュータ・システムが、半導体基板を処理する前にヒータを所与の温度に制御する。製造という観点から、本発明の実施形態は、加熱素子の製造が、セラミック・セパレータを用いた方法に比べてずっと簡単かつ高速になる。この利点は、加熱素子の製造コストの節減をもたらす。
本発明についていくつかの実施形態に関して説明してきたが、当業者なら、本発明は記載されている実施形態に限定されず、特許請求の精神と範囲内での修正や改変で実現できることを理解するであろう。したがって、本明細書は、限定するものではなく例示的なものと見なされるべきである。
Claims (21)
- スペースを決める内側境界と外側境界を有する第1のトレイと、
電源が投入されたときに発熱する、前記第1のトレイに取り付けられかつ前記内側境界を取り囲む第1の加熱素子あって、ある温度範囲内で前記スペース内で膨張する、第1の加熱素子と
を含む加熱装置。 - 前記第1のトレイが、
前記内側境界を決めるリングであって、前記内側境界の近くで離間された複数のスロットを有するとともにある高さを有し、前記複数のスロットが、前記加熱素子が発熱したときに熱を伝達する、リングと、
前記リングの前記内側境界に取り付けられかつ前記外側境界を決め、柱を取り付けるための切欠部を有するディスクとを含む請求項1に記載の加熱装置。 - 前記第1の加熱素子が、垂直スペースを有するリングの高さに対応するワイヤ形状を有しかつ前記複数のスロットを取り囲むワイヤを含む請求項2に記載の加熱装置。
- 前記ワイヤ形状が、螺旋形状、固体形状、平面形状のうちの1つである請求項3に記載の加熱装置。
- 前記スペースが、0.1インチ(0.3cm)〜25インチ(64cm)のサイズを有する請求項1に記載の加熱装置。
- 第2のトレイが前記第1のトレイの上方または下方に積層され、前記第1の加熱素子を前記第2のトレイ内の第2の加熱素子に接続するために、柱の箇所で前記第1の加熱素子の第1の端部に取り付けられた接続導体をさらに含む請求項5に記載の加熱装置。
- 第2のトレイが前記第1のトレイの上方または下方に積層され、前記第1の加熱素子を前記第2のトレイ内の第2の加熱素子に接続するために、柱の箇所で前記第1の加熱素子の第1の端部に取り付けられる電力導体であって、電源に接続する電力導体をさらに含む請求項5に記載の加熱装置。
- スペースを決める内側境界と外側境界を有する第1のトレイを形成するステップと、
電源が投入されたときに発熱し、ある温度範囲内で前記スペース内で膨張する第1の加熱素子を、前記内側境界を取り囲むように前記第1のトレイに取り付けるステップと
を含む加熱装置を製造する方法。 - 前記第1のトレイを形成することが、
前記内側境界を決めるリングであって、前記内側境界の近くで離間された複数のスロットを有するとともにある高さを有し、前記複数のスロットが、前記加熱素子が発熱したときに熱を伝達する、リングを形成するステップと、
柱を取り付けるための切欠部を有するとともに前記外側境界を決めるディスクを、前記リングの前記内側境界に取り付けるステップとを含む請求項8に記載の方法。 - 前記第1の加熱素子を取り付けるステップが、垂直スペースを有するリングの高さに応じたワイヤ形状を有しかつ前記複数のスロットを取り囲むワイヤを取り付けることを含む請求項9に記載の方法。
- 前記ワイヤ形状が、螺旋形状、固体形状、平面形状のうちの1つである請求項10に記載の方法。
- 前記スペースが、0.1インチ(0.3cm)〜25インチ(64cm)のサイズを有する請求項8に記載の方法。
- 第2のトレイが前記第1のトレイの上方または下方に積層され、前記第1の加熱素子を第2のトレイ内の第2の加熱素子に接続するために、前記柱の箇所で前記第1の加熱素子の第1の端部に接続導体を取り付けるステップとをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 第2のトレイが前記第1のトレイの上方または下方に積層され、前記第1の加熱素子を第2のトレイ内の第2の加熱素子に接続するために、前記柱の箇所で前記第1の加熱素子の第1の端部に電力導体を取り付けるステップと、
前記電力導体を電源に接続するステップとをさらに含む請求項12に記載の方法。 - シールドと、
前記シールドで囲まれた絶縁層と、
前記絶縁層で囲まれた加熱コアとを含む炉であって、前記加熱コアが複数の加熱素子構造体を含み、前記加熱素子構造体のそれぞれが、
スペースを決める内側境界と外側境界を有する第1のトレイと、
電源が投入されたときに発熱する、前記第1のトレイに取り付けられかつ前記内側境界を取り囲む第1の加熱素子とを含み、前記加熱素子がある温度範囲内で前記スペース内で膨張する、炉。 - 前記第1のトレイが、
前記内側境界を決めるリングであって、前記内側境界の近くで離間された複数のスロットを有するとともにある高さを有し、前記複数のスロットが、前記加熱素子が発熱したときに熱を伝達する、リングと、
柱を取り付けるための切欠部を有し、前記リングの前記内側境界に取り付けられかつ前記外側境界を決めるディスクと
を含む請求項15に記載の炉。 - 前記第1の加熱素子が、垂直スペースを有する前記リングの高さに応じたワイヤ形状を有しかつ前記複数のスロットを取り囲むワイヤを含む請求項16に記載の炉。
- 前記ワイヤ形状が、螺旋形状、固体形状、平面形状のうちの1つである請求項17に記載の炉。
- 前記スペースが、0.1インチ(0.3cm)〜25インチ(64cm)のサイズを有する請求項15に記載の炉。
- 前記加熱素子構造体のそれぞれが、
第2のトレイが前記第1のトレイの上方または下方に積層され、前記第1の加熱素子を前記第2のトレイ内の第2の加熱素子に接続するために、前記柱の箇所で前記第1の加熱素子の第1の端部に取り付けられた接続導体をさらに含む請求項19に記載の炉。 - 前記加熱素子構造体のそれぞれが、
第2のトレイが前記第1のトレイの上方または下方に積層され、前記第1の加熱素子を第2のトレイ内の第2の加熱素子に接続するために、前記柱の箇所で前記第1の加熱素子の第1の端部に取り付けられた電力導体であって、電源に接続する電力導体をさらに含む請求項19に記載の炉。
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