JP6372079B2 - Heating and melting apparatus, heating and melting system, and tapping controller - Google Patents

Heating and melting apparatus, heating and melting system, and tapping controller Download PDF

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本発明は、シリコンや、アルミナ、ジルコニア等のセラミックを溶解する加熱溶解装置における出湯制御技術に関する。   The present invention relates to a hot water control technique in a heating and melting apparatus that melts silicon, ceramics such as alumina and zirconia.

上記のような加熱溶解装置として、例えば特許文献1に記載の装置のように、誘導加熱によって溶解原料を溶解するものが知られている。シリコンや、アルミナ、ジルコニア等のセラミックは、常温では電気を通さない非導電体であり、高温領域のみで導電性を有するため、常温では誘導加熱コイルからの磁束がそのまま透過して渦電流がほとんど発生せず、誘導加熱することができない。そこで、特許文献1では、非導電体の石英製ルツボと誘導加熱コイルとの間に導電体のカーボンを配し、まずカーボンを誘導加熱している。そして、温度上昇したカーボンからの輻射熱や熱伝導によってルツボ内のシリコンを間接的に加熱し、シリコンが温度上昇して導電性を有するようになった後に直接シリコンの誘導加熱を行っている。   As the above-described heating and melting apparatus, for example, an apparatus that melts a melting raw material by induction heating as in the apparatus described in Patent Document 1 is known. Ceramics such as silicon, alumina, and zirconia are non-conductive materials that do not conduct electricity at room temperature and are conductive only at high temperatures. It does not occur and cannot be induction heated. Therefore, in Patent Document 1, carbon as a conductor is disposed between a non-conductive quartz crucible and an induction heating coil, and the carbon is first induction-heated. Then, the silicon in the crucible is indirectly heated by radiant heat or heat conduction from the carbon whose temperature has risen, and after the silicon has risen in temperature and becomes conductive, the silicon is directly heated by induction.

ここで、特許文献1の装置では、ルツボの底部に出湯口が設けられており、出湯口を閉塞するシリコンを溶解することで、溶解液を出湯口から出湯する構成となっている。その際、出湯の準備等のために、出湯開始時期が予測できることが望ましいが、特許文献1ではそのような方法については特に言及されていない。   Here, in the apparatus of Patent Document 1, a hot water outlet is provided at the bottom of the crucible, and the melt is discharged from the hot water outlet by dissolving silicon that closes the hot water outlet. At that time, it is desirable to be able to predict the hot water start time for preparation of hot water, etc., but Patent Document 1 does not particularly mention such a method.

一方、特許文献2には、溶解装置における出湯開始時期を予測する方法が開示されている。ただし、この溶解装置は、誘導加熱溶解装置の一種であるコールドクルーシブル溶解装置であり、導電体である金属を溶解原料としている。このコールドクルーシブル溶解装置においては、複数の導電性セグメントを周方向に互いに離間して配置することによりルツボが形成されている。そして、ルツボを冷却しつつ、導電性セグメント間の隙間から磁束をルツボ内に浸透させることで、ルツボ内の金属原料を誘導加熱により溶解している。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a method for predicting the start time of hot water in a melting apparatus. However, this melting apparatus is a cold crucible melting apparatus which is a kind of induction heating melting apparatus, and uses a metal which is a conductor as a melting raw material. In this cold crucible melting device, a crucible is formed by arranging a plurality of conductive segments spaced apart from each other in the circumferential direction. And the metal raw material in a crucible is melt | dissolved by induction heating by making a magnetic flux osmose | permeate in a crucible from the clearance gap between electroconductive segments, cooling a crucible.

コールドクルーシブル溶解装置ではルツボが冷却されているため、溶解液がルツボの内壁面に接触すると、溶解液が冷却されて凝固しスカルを形成する。その結果、ルツボの底部に設けられた出湯口が、スカルによって閉塞される。特許文献2のコールドクルーシブル溶解装置においては、出湯口の周囲に誘導加熱コイルを設け、このコイルによって出湯口を閉塞しているスカルを誘導加熱して溶解することで出湯を行っているが、その際の出湯開始時期を次のようにして予測している。   Since the crucible is cooled in the cold crucible melting apparatus, when the dissolved liquid comes into contact with the inner wall surface of the crucible, the dissolved liquid is cooled and solidified to form a skull. As a result, the hot water outlet provided at the bottom of the crucible is closed by the skull. In the cold crucible melting apparatus of Patent Document 2, an induction heating coil is provided around the outlet, and the hot water is discharged by melting the skull closing the outlet with this coil. The start time of the hot spring is predicted as follows.

このコールドクルーシブル溶解装置では、スカルが溶解すると電気抵抗率が増加し、コイルのインダクタンスが増大する。また、コイルに交流電流を供給する電源は、コイルのインダクタンスの変化に伴って、常に共振周波数になるように動作する共振回路によって構成されており、コイルのインダクタンスの増大を電源の共振周波数の低下として捉えることができる。したがって、電源の共振周波数を検出することで、スカルが薄くなっている状況を把握し、出湯開始時期を予測している。   In this cold crucible melting apparatus, when the skull is melted, the electrical resistivity increases and the inductance of the coil increases. The power source for supplying an alternating current to the coil is constituted by a resonance circuit that operates so as to always have a resonance frequency in accordance with a change in the inductance of the coil. Can be understood as Therefore, by detecting the resonance frequency of the power source, the situation where the skull is thin is grasped, and the start time of hot water is predicted.

特開2010−70404号公報JP 2010-70404 A 特開2001−355969号公報JP 2001-355969 A

上述のように、特許文献1のような加熱溶解装置において、出湯開始時期を予測したいという要求に応えるため、特許文献2に記載の出湯開始時期の予測方法を適用することが考えられる。しかしながら、特許文献2の予測方法には次のような問題があった。ルツボの内壁面で凝固しているスカルは導電性の金属であるため、コイルからの磁束がスカルによって大きく減衰し、磁束の浸透深さが浅くなる。コイルのインダクタンス変化を検出するには、スカルと溶解液との界面が磁束の浸透深さ内に至る必要があるが、磁束の浸透深さがそもそも浅いと、スカルが非常に薄い状態とならないとインダクタンス変化を検出できない。つまり、このコールドクルーシブル溶解装置では、スカルが非常に薄くなる出湯開始直前にならないと、出湯開始時期を予測することができなかった。しかも、出湯開始時期は、同じ溶解材料であってもばらつきがあった。   As described above, in the heating and melting apparatus as in Patent Document 1, it is conceivable to apply the method for predicting the hot water start time described in Patent Document 2 in order to meet the demand for predicting the hot water start time. However, the prediction method of Patent Document 2 has the following problems. Since the skull solidified on the inner wall surface of the crucible is a conductive metal, the magnetic flux from the coil is greatly attenuated by the skull, and the penetration depth of the magnetic flux becomes shallow. In order to detect the inductance change of the coil, the interface between the skull and the solution needs to reach the penetration depth of the magnetic flux, but if the penetration depth of the magnetic flux is shallow, the skull must be in a very thin state. Inductance change cannot be detected. In other words, in this cold crucible melting apparatus, the start time of the hot water could not be predicted unless it is just before the start of the hot water where the skull becomes very thin. Moreover, the start time of the hot water varied even with the same dissolved material.

そこで、本発明では、常温で非導電体であり、常温よりも高温で導電性を有するようになるシリコンまたはセラミックを溶解原料とし、ルツボの底部に出湯口が形成された加熱溶解装置において、出湯開始時期を早期に予測できるようにすることを目的とする。   Therefore, in the present invention, in a heating and melting apparatus in which silicon or ceramic that is a non-conductor at normal temperature and becomes conductive at a temperature higher than normal temperature is used as a melting material, and a hot water outlet is formed at the bottom of the crucible, The aim is to be able to predict the start time early.

上記の課題を解決するために、本発明にかかる加熱溶解装置は、常温で非導電体であり、常温よりも高温で導電性を有するようになるシリコンまたはセラミックを溶解原料とする加熱溶解装置において、前記溶解原料を溶解する溶解部と、前記溶解部よりも下方に位置し、底部に出湯口が形成された出湯部とを有し、磁束を透過させる素材で形成されたルツボと、前記溶解部の周囲に配置され、前記ルツボに収容されている前記溶解原料を加熱する加熱手段と、前記出湯部の周囲に配置され、交流電流の供給を受けるコイルと、前記コイルのインダクタンスの変化を検出する検出手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a heating and melting apparatus according to the present invention is a heating and melting apparatus using silicon or ceramic that is a non-conductor at room temperature and has conductivity at a temperature higher than room temperature as a melting material. A melting part for melting the melting raw material; a crucible that is located below the melting part and has a hot water outlet having a hot water outlet formed at the bottom, and made of a material that transmits magnetic flux; and the melting A heating means for heating the melting raw material housed in the crucible and housed in the crucible, a coil disposed around the tapping part and receiving an alternating current, and detecting a change in inductance of the coil Detecting means.

本発明にかかる加熱溶解装置においては、ルツボの溶解部の周囲に加熱手段が配置されているため、まず溶解部内の溶解原料が溶解し、続いて溶解部の下方にある出湯部内の溶解原料の溶解が上部から下部に向かって進む。すなわち、溶解液と未溶解の溶解原料との界面が徐々に下方へ移動する形態で溶解が進行する。また、本加熱溶解装置では、ルツボが磁束を透過させる素材で形成されるとともに、常温で非導電体のシリコンやセラミックを溶解原料としている。このため、出湯部の周囲に配置されたコイルからの磁束は、ルツボや常温の溶解原料によってはほとんど減衰せず、ルツボの内部深くまで浸透する。そして、磁束が溶解液と未溶解の溶解原料との界面近傍に至ると、溶解液からの伝熱等により温度が上昇して電気抵抗率の小さくなった未溶解の溶解原料や、溶解して電気抵抗率の小さくなった溶解液にて渦電流が生じ、磁束が減衰する。このため、溶解が進行して界面が下方に移動するにつれて、コイルを貫く鎖交磁束数が減少し、その結果、コイルのインダクタンスが減少する。そして、コイルのインダクタンスの変化を検出手段で検出することで、界面の移動状況を把握することができる。このとき、上述のように、本加熱溶解装置では、出湯部の周囲に配置されたコイルからの磁束が界面まで深く浸透するため、早くから界面の移動によるインダクタンスの変化を検出することができ、ひいては出湯開始時期を早期に予測することができる。   In the heating and melting apparatus according to the present invention, since the heating means is arranged around the melting part of the crucible, the melting raw material in the melting part is first melted, and then the melting raw material in the tapping part below the melting part. Dissolution proceeds from top to bottom. That is, the dissolution proceeds in such a form that the interface between the dissolution liquid and the undissolved dissolution raw material gradually moves downward. In this heating and melting apparatus, the crucible is formed of a material that transmits magnetic flux, and non-conductive silicon or ceramic is used as a melting material at room temperature. For this reason, the magnetic flux from the coil arrange | positioned around the tapping part permeates to the deep inside of the crucible without being attenuated by a crucible or a melting raw material at room temperature. When the magnetic flux reaches the vicinity of the interface between the dissolved solution and the undissolved dissolved raw material, the undissolved dissolved raw material whose electric resistivity has decreased due to the temperature rising due to heat transfer from the dissolved solution, Eddy currents are generated in the solution having a low electrical resistivity, and the magnetic flux is attenuated. For this reason, as melting progresses and the interface moves downward, the number of flux linkages passing through the coil decreases, and as a result, the inductance of the coil decreases. And the movement state of an interface can be grasped | ascertained by detecting the change of the inductance of a coil with a detection means. At this time, as described above, in the present heating and melting apparatus, since the magnetic flux from the coil arranged around the tapping part penetrates deeply to the interface, the change in inductance due to the movement of the interface can be detected from an early stage. The hot spring start time can be predicted early.

この加熱溶解装置において、前記コイルは高周波電流により前記溶解原料を誘導加熱する機能を兼ね備えるように構成すると好適である。このように、出湯部の周囲に配置されるコイルで誘導加熱も行うことにより、出湯部内にあるシリコンの溶解を促進することができる。   In this heating and melting apparatus, it is preferable that the coil has a function of inductively heating the melting raw material with a high-frequency current. In this way, by performing induction heating with a coil arranged around the hot water discharge portion, it is possible to promote the dissolution of silicon in the hot water discharge portion.

このとき、前記出湯部と前記コイルとの間に、カーボンフェルトまたは多孔質カーボンで形成された発熱体が設けられるように構成するとさらに好適である。カーボンフェルトまたは多孔質カーボンで形成された発熱体は導電体であるので、出湯部内の溶解原料が常温で非導電体の間は、コイルによって誘導加熱された発熱体からの輻射熱や熱伝導により溶解原料を効率的に加熱することができる。また、カーボンフェルトおよび多孔質カーボンは空隙を多く有するので、発熱体が出湯部の断熱材としても機能し、溶解液を保温して凝固を防止する効果もある。   At this time, it is more preferable that a heating element formed of carbon felt or porous carbon is provided between the hot water outlet and the coil. Since the heating element made of carbon felt or porous carbon is a conductor, it melts by radiant heat or heat conduction from the heating element that is induction-heated by the coil while the melting raw material in the tapping part is non-conductive at room temperature. The raw material can be efficiently heated. Moreover, since carbon felt and porous carbon have many voids, the heating element also functions as a heat insulating material for the hot water outlet, and has an effect of keeping the solution warm and preventing solidification.

また、前記検出手段からの検出信号に基づき、出湯開始時期を制御する制御手段をさらに備えると好適である。このような制御手段を設けることで、溶解の進行状況に応じて、適切な時期に出湯を開始することが可能となる。   In addition, it is preferable to further include a control means for controlling the hot water start timing based on the detection signal from the detection means. By providing such a control means, it becomes possible to start the hot water at an appropriate time according to the progress of melting.

また、上記いずれかの加熱溶解装置を備える加熱溶解システムにおいて、前記ルツボに前記溶解原料を投入する原料投入手段と、前記検出手段で検出された前記コイルのインダクタンスの変化に基づいて、前記原料投入手段から前記ルツボに前記溶解原料を投入する時期を制御する原料投入制御手段と、を設けると好適である。   Further, in the heating and melting system including any one of the heating and melting apparatuses described above, the raw material charging unit is configured to input the raw material charging unit based on a change in inductance of the coil detected by the raw material charging unit and the detecting unit. It is preferable to provide raw material charging control means for controlling the timing of charging the molten raw material into the crucible from the means.

このような加熱溶解システムによれば、原料投入制御手段により原料投入手段から溶解原料を投入する時期を制御することで、溶解の進行状況に応じて、適切な時期にルツボに溶解原料を投入することが可能となる。   According to such a heating and melting system, the raw material charging control means controls the timing of charging the molten raw material from the raw material charging means, so that the melting raw material is charged into the crucible at an appropriate time according to the progress of melting. It becomes possible.

また、本発明にかかる出湯制御装置は、常温で非導電体であり、常温よりも高温で導電性を有するようになるシリコンまたはセラミックを溶解原料とし、前記溶解原料を溶解する溶解部と、前記溶解部よりも下方に位置し、底部に出湯口が形成された出湯部とを有し、磁束を透過させる素材で形成されたルツボと、前記溶解部の周囲に配置され、前記ルツボに収容されている前記溶解原料を加熱する加熱手段と、前記出湯部の周囲に配置され、交流電流の供給を受けるコイルと、を有する加熱溶解装置の出湯開始時期を制御する出湯制御装置において、前記コイルのインダクタンスの変化を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号に基づき、出湯開始時期を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。   Further, the hot water control apparatus according to the present invention is a non-conductor at normal temperature, silicon or ceramic that becomes conductive at a temperature higher than normal temperature as a melting raw material, a melting part for melting the melting raw material, A crucible formed of a material that allows magnetic flux to permeate, and a crucible formed of a material that allows magnetic flux to permeate, and is housed in the crucible. A hot water control apparatus for controlling a hot water start time of a heating and melting apparatus, comprising: a heating means for heating the melting raw material, and a coil that is arranged around the hot water portion and that is supplied with an alternating current; It is characterized by comprising detection means for detecting a change in inductance, and control means for controlling the start time of hot water based on a detection signal from the detection means.

このような制御手段によれば、上述のように、出湯開始時期を早期に予測することができることに加えて、溶解の進行状況に応じて、適切な時期に出湯を開始することが可能となる。   According to such a control means, in addition to being able to predict the hot water start time early as described above, it becomes possible to start hot water at an appropriate time according to the progress of melting. .

加熱溶解装置の第1実施形態を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a 1st embodiment of a heating dissolution device. シリコンとカーボンフェルトの電気抵抗率の温度特性を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature characteristic of the electrical resistivity of a silicon | silicone and carbon felt. 出湯用コイルの電源の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power supply of the coil for hot water. 出湯用コイルを貫く磁束線を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the magnetic flux line which penetrates the coil for hot water. 溶解の進行に伴う電源の共振周波数の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the resonant frequency of the power supply accompanying progress of melt | dissolution. 加熱溶解装置の第2実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows 2nd Embodiment of a heat-dissolution apparatus. 加熱溶解装置の第3実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows 3rd Embodiment of a heat-dissolution apparatus. 加熱溶解システムの実施形態を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an embodiment of a heating dissolution system. 出湯制御装置の実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows embodiment of the hot water control apparatus.

[第1実施形態]
(全体の構成)
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1は、加熱溶解装置の第1実施形態を示す模式図である。この加熱溶解装置100は、石英製のルツボ10に投入された溶解原料を、真空中で誘導加熱により溶解する装置である。溶解原料としては、半導体デバイス等に用いられるシリコンや、宝石等に用いられるアルミナ、ジルコニア等のセラミックを対象とすることができるが、本実施形態では一例としてシリコンSを溶解原料とした場合について説明する。
[First Embodiment]
(Overall configuration)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a heating and melting apparatus. The heating and melting apparatus 100 is an apparatus for melting a melting raw material charged in a quartz crucible 10 by induction heating in a vacuum. As a melting raw material, silicon used for semiconductor devices and ceramics such as alumina and zirconia used for jewelry can be targeted. In this embodiment, the case where silicon S is used as a melting raw material will be described as an example. To do.

ルツボ10は、円筒形状を有する溶解部20と、溶解部20の下方に位置し、逆円錐形状を有する出湯部30とからなっており、出湯部30の底部には出湯口30aが形成されている。溶解部20の周囲には、高周波誘導コイルからなる溶解用コイル21が巻き回されており、この溶解用コイル21へは高周波電源22から例えば周波数が10〜40kHz程度の高周波電流が供給される。また、溶解部20の外周面と溶解用コイル21との間には、カーボンフェルトまたは多孔質カーボンで形成された円筒状の発熱体23が配設されている。   The crucible 10 is composed of a melting part 20 having a cylindrical shape and a tapping part 30 having an inverted conical shape located below the melting part 20, and a tapping opening 30 a is formed at the bottom of the tapping part 30. Yes. A melting coil 21 made of a high frequency induction coil is wound around the melting portion 20, and a high frequency current having a frequency of about 10 to 40 kHz is supplied to the melting coil 21 from a high frequency power source 22. A cylindrical heating element 23 made of carbon felt or porous carbon is disposed between the outer peripheral surface of the melting portion 20 and the melting coil 21.

出湯部30の周囲には、高周波誘導コイルからなる出湯用コイル31が巻き回されており、この出湯用コイル31へは高周波電源32から例えば周波数が10〜40kHz程度の高周波電流が供給される。高周波電源32の回路には、周波数検出手段42が接続されており、出湯用コイル31に供給されている交流電流の周波数を検出することができる。高周波電源32および周波数検出手段42の詳細な構成については後述する。また、出湯部30の外周面と出湯用コイル31との間には、カーボンフェルトまたは多孔質カーボンで形成された逆円錐状の発熱体33が配設されている。   A hot water discharge coil 31 made of a high frequency induction coil is wound around the hot water supply section 30, and a high frequency current having a frequency of, for example, about 10 to 40 kHz is supplied from the high frequency power supply 32 to the hot water supply coil 31. A frequency detection means 42 is connected to the circuit of the high frequency power supply 32, and the frequency of the alternating current supplied to the hot water discharge coil 31 can be detected. Detailed configurations of the high frequency power supply 32 and the frequency detection means 42 will be described later. Further, an inverted conical heating element 33 made of carbon felt or porous carbon is disposed between the outer peripheral surface of the hot water portion 30 and the hot spring coil 31.

溶解用コイル21が巻き回されている領域と、出湯用コイル31が巻き回されている領域との間には、ルツボ10の外周面から延設された円盤状のシールド部材11が設けられている。このシールド部材11は、例えば水冷銅板により形成されており、高周波電源22、32の干渉を防止する。なお、溶解用コイル21に供給される高周波電流と、出湯用コイル31に供給される高周波電流との周波数を異ならせてもよく、例えばこれらの周波数を互いに干渉が生じにくい値に設定することで、シールド部材11を省略することができる。   A disc-shaped shield member 11 extending from the outer peripheral surface of the crucible 10 is provided between the region around which the melting coil 21 is wound and the region around which the hot spring coil 31 is wound. Yes. The shield member 11 is formed of, for example, a water-cooled copper plate and prevents interference between the high frequency power sources 22 and 32. Note that the frequency of the high-frequency current supplied to the melting coil 21 and the frequency of the high-frequency current supplied to the tapping coil 31 may be different. For example, by setting these frequencies to values that do not easily interfere with each other. The shield member 11 can be omitted.

(溶解の原理)
このように構成された加熱溶解装置100において、まず高周波電源22により溶解用コイル21に高周波電流を供給すると、溶解用コイル21を貫く磁束が発生する。非導電体である石英で形成されたルツボ10は、この磁束を透過させる。また、空隙が多い発熱体23においては、磁束の減衰が緩やかであるので、十分に磁束は透過する。したがって、溶解用コイル21からの磁束は、ルツボ10内のシリコンSに到達することができる。
(Principle of dissolution)
In the heating and melting apparatus 100 configured as described above, when a high frequency current is first supplied to the melting coil 21 by the high frequency power source 22, a magnetic flux penetrating the melting coil 21 is generated. The crucible 10 made of quartz, which is a non-conductor, transmits this magnetic flux. Moreover, in the heat generating body 23 with many air gaps, since the attenuation of the magnetic flux is gentle, the magnetic flux is sufficiently transmitted. Therefore, the magnetic flux from the melting coil 21 can reach the silicon S in the crucible 10.

ここで、図2は、シリコンとカーボンフェルトの電気抵抗率ρの温度特性を示すグラフである。シリコンは、常温では電気抵抗率ρが非常に高い非導電体であり、温度の上昇に伴って電気抵抗率ρが低下して、導電性を有するようになる。一方、カーボンフェルトの電気抵抗率ρは、温度によってほとんど変化せず、シリコンの室温と融点(1410℃)での電気抵抗率ρの中間の値となる約5.3×105μΩ・cmである。なお、シリコンの電気抵抗率ρについて、実線で示した常温〜1000℃の領域と1410℃(融点)以上の領域は実測されたものであり、点線で示した1000℃〜1410℃の領域は、1000℃と1410℃の実測値を便宜的に直線で結んだものである。なお、図示は省略するが、多孔質カーボンの電気抵抗率も、カーボンフェルトと同様の温度特性を有している。   Here, FIG. 2 is a graph showing the temperature characteristics of the electrical resistivity ρ of silicon and carbon felt. Silicon is a non-conductor having a very high electrical resistivity ρ at room temperature, and the electrical resistivity ρ decreases with increasing temperature, and becomes conductive. On the other hand, the electrical resistivity ρ of carbon felt hardly changes with temperature, and is about 5.3 × 105 μΩ · cm, which is an intermediate value between electrical resistivity ρ at room temperature and melting point (1410 ° C.) of silicon. Regarding the electrical resistivity ρ of silicon, the region of room temperature to 1000 ° C. indicated by the solid line and the region of 1410 ° C. (melting point) or more are actually measured, and the region of 1000 ° C. to 1410 ° C. indicated by the dotted line is The measured values of 1000 ° C. and 1410 ° C. are connected by a straight line for convenience. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the electrical resistivity of porous carbon also has the temperature characteristic similar to a carbon felt.

よって、シリコンSの電気抵抗率ρが大きい加熱初期は、カーボンフェルトまたは多孔質カーボンで形成した発熱体23を溶解用コイル21により誘導加熱して、温度上昇した発熱体23からの輻射熱や熱伝導によりルツボ10内のシリコンSを間接的に加熱することができる。一方、シリコンSが間接的に加熱されて温度が上昇すると、電気抵抗率ρが低下して導電性を有するようになり、直接シリコンSを誘導加熱することができる。したがって、効率的にシリコンSの溶解を行うことができる。また、空隙が多いカーボンフェルトや多孔質カーボンで形成した発熱体23は、断熱材としても機能し、溶解部20内の液体シリコンSlを保温し、凝固を防止する効果もある。   Therefore, at the initial stage of heating when the electrical resistivity ρ of the silicon S is large, the heating element 23 formed of carbon felt or porous carbon is induction-heated by the melting coil 21 and the radiant heat and heat conduction from the heating element 23 whose temperature has increased. Thus, the silicon S in the crucible 10 can be indirectly heated. On the other hand, when the silicon S is indirectly heated and the temperature rises, the electrical resistivity ρ is lowered and becomes conductive, so that the silicon S can be directly heated by induction. Therefore, silicon S can be efficiently dissolved. Further, the heating element 23 formed of carbon felt having a large number of voids or porous carbon also functions as a heat insulating material, and has an effect of keeping the liquid silicon S1 in the melting portion 20 warm and preventing solidification.

このようにして溶解用コイル21によってシリコンSの溶解を行うと、やがてルツボ10の溶解部20内に存在するシリコンSが溶解して液体シリコンSlとなり、出湯部30に未溶解の固体シリコンSsが残存した状態となる。その結果、液体シリコンSlと固体シリコンSsとの間に界面Iが形成される。そして、界面I近傍の固体シリコンSsは、液体シリコンSlからの伝熱により溶解し、界面Iが徐々に下方に移動する形態でシリコンSの溶解は進行する。   When the silicon S is melted by the melting coil 21 in this manner, the silicon S existing in the melting portion 20 of the crucible 10 is eventually melted to become liquid silicon S1 and undissolved solid silicon Ss is formed in the hot water portion 30. It will remain. As a result, an interface I is formed between the liquid silicon S1 and the solid silicon Ss. The solid silicon Ss in the vicinity of the interface I is dissolved by heat transfer from the liquid silicon S1, and the dissolution of the silicon S proceeds in such a form that the interface I gradually moves downward.

溶解用コイル21によってある程度シリコンSの溶解が進行すると、高周波電源32により出湯用コイル31への高周波電流の供給を開始する。なお、出湯用コイル31への高周波電流の供給開始とともに、溶解用コイル21への高周波電流の供給を停止してもよい。出湯用コイル31に高周波電流を供給することで、出湯用コイル31で出湯部30内のシリコンSの誘導加熱を行うことができ、出湯部30内にある固体シリコンSsの溶解を促進することができる。   When the melting of the silicon S proceeds to some extent by the melting coil 21, the high frequency power supply 32 starts to supply a high frequency current to the hot water discharge coil 31. Note that the supply of the high-frequency current to the melting coil 21 may be stopped simultaneously with the start of the supply of the high-frequency current to the tapping coil 31. By supplying a high frequency current to the hot spring coil 31, the hot water coil 31 can perform induction heating of the silicon S in the hot water section 30, and promote the dissolution of the solid silicon Ss in the hot water section 30. it can.

また、カーボンフェルトまたは多孔質カーボンで形成した発熱体33を設けることで、効率的にシリコンSの溶解を行うことができるとともに、出湯部30内の液体シリコンSlを保温し、凝固を防止することもできる。その原理については、上述した発熱体23と同様であるので、ここでの説明は省略する。   Further, by providing the heating element 33 made of carbon felt or porous carbon, the silicon S can be efficiently dissolved, and the liquid silicon S1 in the hot water portion 30 is kept warm to prevent solidification. You can also. The principle is the same as that of the heating element 23 described above, and a description thereof is omitted here.

(電源の構成)
図3は、出湯用コイル31の高周波電源32の構成を示す回路図である。高周波電源32は、外部の交流電源から供給される交流電流を整流する順変換部34、整流された電流を平滑化して直流電流を生成する平滑部35、直流電力を交流電力に変換する逆変換部36、および出湯用コイル31とともに共振回路39を形成するコンデンサ37を有する。共振回路39には、出湯用コイル31とともに負荷を構成する抵抗38も含まれる。高周波電源32は、共振回路39が共振周波数fで共振するように、所定の周波数の交流電力を共振回路39に供給する共振型電源であり、外部の交流電源からの交流電流よりも高い周波数の電流を供給する。なお、高周波電源22についても、高周波電源32と同様に、共振型電源として構成することができる。
(Power supply configuration)
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the high-frequency power source 32 of the hot spring coil 31. The high frequency power supply 32 includes a forward conversion unit 34 that rectifies an alternating current supplied from an external alternating current power source, a smoothing unit 35 that smoothes the rectified current to generate a direct current, and an inverse conversion that converts direct current power into alternating current power. It has the capacitor | condenser 37 which forms the resonance circuit 39 with the part 36 and the coil 31 for hot water supply. The resonance circuit 39 also includes a resistor 38 that constitutes a load together with the hot spring coil 31. The high frequency power supply 32 is a resonance type power supply that supplies AC power of a predetermined frequency to the resonance circuit 39 so that the resonance circuit 39 resonates at the resonance frequency f, and has a frequency higher than the AC current from the external AC power supply. Supply current. Note that the high frequency power supply 22 can also be configured as a resonant power supply, similar to the high frequency power supply 32.

共振回路39に発生している電圧はトランス41を介して周波数検出手段42に入力され、周波数検出手段42にて共振回路39における共振周波数fが算出される。そして、制御手段43は、共振回路39が共振状態を持続できるように、共振周波数fに基づいて逆変換部36の動作をフィードバック制御し、所定の周波数の電力を共振回路39に供給する。このように共振を持続させることで、出湯用コイル31に効率的に高周波電流を供給することでき、電源容量の低減を図ることができる。なお、ここでは、共振回路39の電圧を取り出して、電圧に基づいてフィードバック制御を行っているが、共振回路39の電流を取り出して、電流に基づいてフィードバック制御を行ってもよい。   The voltage generated in the resonance circuit 39 is input to the frequency detection means 42 via the transformer 41, and the resonance frequency f in the resonance circuit 39 is calculated by the frequency detection means 42. Then, the control unit 43 feedback-controls the operation of the inverse conversion unit 36 based on the resonance frequency f so that the resonance circuit 39 can maintain the resonance state, and supplies power of a predetermined frequency to the resonance circuit 39. By maintaining the resonance in this way, a high-frequency current can be efficiently supplied to the hot spring coil 31, and the power supply capacity can be reduced. Here, the voltage of the resonance circuit 39 is extracted and feedback control is performed based on the voltage. However, the current of the resonance circuit 39 may be extracted and feedback control may be performed based on the current.

制御手段43には、表示手段44および入力手段45がそれぞれ接続されている。制御手段43は、上述のフィードバック制御のほかに、例えば共振周波数fの変化に基づいて界面Iの位置や出湯開始時期等を演算したり、あるいは出湯用コイル31に供給する電力を制御することで出湯開始時期を制御する機能を備えている。そして、制御手段43が演算した界面Iの位置や出湯開始時期等に関する演算結果は、表示手段44に表示される。また、所望の出湯開始時期に関する指示は、入力手段45を介して制御手段43に入力される。   Display means 44 and input means 45 are connected to the control means 43, respectively. In addition to the feedback control described above, the control means 43 calculates the position of the interface I, the hot water start time, etc. based on the change in the resonance frequency f, or controls the power supplied to the hot water coil 31. It has a function to control the hot water start time. And the calculation result regarding the position of the interface I calculated by the control means 43, the hot water start time, etc. is displayed on the display means 44. Further, an instruction regarding a desired hot water start timing is input to the control means 43 via the input means 45.

(出湯開始時刻の予測)
図4は、出湯用コイル31を貫く磁束線を点線で示したものであり、b図はa図よりもシリコンSの溶解が進んで、界面Iが下方に移動した状態を示している。なお、図4では、磁束線を明瞭に示すため、ルツボ10および出湯用コイル31以外の部品の図示を省略している。
(Prediction of hot spring start time)
FIG. 4 shows the magnetic flux lines penetrating through the hot spring coil 31 with dotted lines. FIG. 4b shows the state in which the dissolution of the silicon S has progressed more than the figure a and the interface I has moved downward. In FIG. 4, parts other than the crucible 10 and the hot spring coil 31 are not shown in order to clearly show the magnetic flux lines.

加熱溶解装置100では、ルツボ10が磁束を透過させる非導電性の石英で形成されるとともに、常温で非導電体のシリコンSを溶解原料としている。このため、出湯部30の周囲に配置された出湯用コイル31からの磁束は、ルツボ10や常温のシリコンSによってはほとんど減衰せず、ルツボ10の内部深くまで浸透する。そして、磁束が界面Iの近傍に至ると、液体シリコンSlからの伝熱等により温度が上昇して電気抵抗率の小さくなった固体シリコンSsや、溶解して電気抵抗率の小さくなった液体シリコンSlにて渦電流が生じ、磁束が減衰する。このため、溶解が進行して界面Iが下方に移動するにつれて、出湯用コイル31を貫く鎖交磁束数が減少し、その結果、出湯用コイル31のインダクタンスが減少する。   In the heating and melting apparatus 100, the crucible 10 is made of non-conductive quartz that transmits magnetic flux, and non-conductive silicon S is used as a melting material at room temperature. For this reason, the magnetic flux from the hot water discharge coil 31 disposed around the hot water discharge portion 30 is hardly attenuated by the crucible 10 or the normal temperature silicon S and penetrates deep into the crucible 10. When the magnetic flux reaches the vicinity of the interface I, the temperature rises due to heat transfer from the liquid silicon S1 or the like, and the solid silicon Ss whose electric resistivity decreases, or the liquid silicon that dissolves and decreases the electric resistivity. Eddy current is generated in Sl, and the magnetic flux is attenuated. For this reason, as melting progresses and the interface I moves downward, the number of interlinkage magnetic fluxes penetrating through the tapping coil 31 decreases, and as a result, the inductance of the tapping coil 31 decreases.

ここで、共振回路39の共振周波数fは、出湯用コイル31のインダクタンスLおよびコンデンサ37の静電容量Cを用いて、次式(1)で表される。
f=1/(2π√LC)・・・(1)
つまり、界面Iが下方に移動して出湯用コイル31のインダクタンスLが減少すると、共振周波数fは増加する。したがって、周波数検出手段42により共振回路39の共振周波数fを検出することで、界面Iの移動状況を把握することができる。このとき、上述のように、加熱溶解装置100では、出湯部30の周囲に配置された出湯用コイル31からの磁束が界面Iまで深く浸透するため、早くから界面Iの移動によるインダクタンスの変化を検出することができ、ひいては出湯開始時期を早期に予測することができる。
Here, the resonance frequency f of the resonance circuit 39 is expressed by the following equation (1) using the inductance L of the coil 31 for hot water and the capacitance C of the capacitor 37.
f = 1 / (2π√LC) (1)
That is, when the interface I moves downward and the inductance L of the hot water discharge coil 31 decreases, the resonance frequency f increases. Therefore, the movement state of the interface I can be grasped by detecting the resonance frequency f of the resonance circuit 39 by the frequency detection means 42. At this time, as described above, in the heating and melting apparatus 100, since the magnetic flux from the tap water coil 31 arranged around the tap water portion 30 penetrates deeply to the interface I, the change in inductance due to the movement of the interface I is detected from an early stage. As a result, the start time of the hot water can be predicted early.

(共振周波数の推移比較)
図5は、溶解の進行に伴う高周波電源32の共振周波数の変化を示すグラフである。本実施形態の加熱溶解装置100における共振周波数の推移を太線で示しており、さらに、比較のために特許文献2のコールドクルーシブル溶解装置における共振周波数の推移を細線で示している。なお、両装置とも、図中「電源入り」と記載のあるタイミング(0秒)で出湯用コイルへの電流供給を開始することで、40秒後に出湯が開始され、60秒後に出湯が完了する条件としているが、正確には0秒以前から微小の電流を供給することで共振周波数の変化を検出している。
(Comparison of changes in resonance frequency)
FIG. 5 is a graph showing changes in the resonance frequency of the high-frequency power source 32 as the melting progresses. The transition of the resonance frequency in the heating and melting apparatus 100 of the present embodiment is shown by a bold line, and for comparison, the transition of the resonance frequency in the cold crucible melting apparatus of Patent Document 2 is shown by a thin line. In both devices, the hot water supply is started after 40 seconds and the hot water is completed after 60 seconds by starting the supply of current to the hot water coil at the timing (0 second) described as “power on” in the figure. Although it is set as a condition, more precisely, a change in resonance frequency is detected by supplying a minute current from before 0 seconds.

コールドクルーシブル溶解装置においては、溶解開始初期から共振周波数が一定の状態が続く。これは、すでに説明したように、コールドクルーシブル溶解装置では、出湯用コイルからの磁束の浸透深さが浅いため、スカルと溶解液との界面がこの浅い浸透深さ内に入るまで、すなわちスカルが非常に薄くなるまで、共振周波数の変化(低下)を検出できないためである。したがって、電源入りのタイミングは共振周波数の変化に基づいて決められるのではなく、溶解を開始してから所定時間が経過した時点とあらかじめ決められている。なお、この所定時間は、溶解を開始してからスカルと溶解液との界面が平衡状態となるまで、つまり界面がそれ以上下がらない状態となるまでの時間を、確実に超える時間に設定される。   In the cold crucible melting apparatus, the resonance frequency remains constant from the beginning of melting. As described above, in the cold crucible melting device, since the penetration depth of the magnetic flux from the coil for hot water is shallow, until the interface between the skull and the solution enters the shallow penetration depth, that is, the skull is This is because a change (decrease) in the resonance frequency cannot be detected until the thickness becomes very thin. Therefore, the power-on timing is not determined based on the change in the resonance frequency, but is determined in advance as the time when a predetermined time has elapsed since the start of melting. The predetermined time is set to a time that surely exceeds the time from the start of dissolution until the interface between the skull and the solution is in an equilibrium state, that is, until the interface is not lowered any further. .

電源入りとなってからしばらくすると、共振周波数の低下が見られる。これは、出湯用コイルへの電流供給を開始することによって、界面が平衡状態からさらに下がり、界面が出湯用コイルからの磁束の浸透深さ内に至ることによって生じる現象である。そして、このような共振周波数の低下が見られる時点ですでにスカルは非常に薄くなっているため、その後すぐにスカルが全溶解し、溶解液の出湯が開始される。そして、磁束を減衰させる溶解液の出湯が進むにつれて、出湯用コイルからの磁束は深く浸透するようになり、出湯用コイルのインダクタンスが増加する。このインダクタンスの増加が、50秒過ぎの共振周波数の低下として表れている。溶解液の出湯が完了すると、共振周波数は一定となる。   A short time after turning on the power, a decrease in the resonance frequency is observed. This is a phenomenon that occurs when the supply of current to the tapping coil starts and the interface further falls from the equilibrium state, and the interface reaches within the penetration depth of the magnetic flux from the tapping coil. And since the skull has already become very thin at the time when such a decrease in the resonance frequency is seen, the skull is completely dissolved immediately after that, and the tapping of the solution starts. And as the hot water of the dissolving liquid that attenuates the magnetic flux advances, the magnetic flux from the hot water coil penetrates deeply, and the inductance of the hot water coil increases. This increase in inductance appears as a decrease in resonance frequency after 50 seconds. When the hot water of the solution is completed, the resonance frequency becomes constant.

一方、本実施形態の加熱溶解装置100においては、非常に早い時期から共振周波数が漸増しているのが観察される。これは、ルツボ10が磁束を透過させる石英で形成されるとともに、常温で非導電体のシリコンSを溶解原料としているため、出湯用コイル31からの磁束が深く浸透し、界面Iの位置変化が共振周波数の変化として早期に現れるためである。なお、図5では紙面の都合上、マイナス60秒以後の推移のみを記載しているが、マイナス60秒以前から共振周波数の増加は観察できる。このように、早くから共振周波数の変化(増加)を検出できるため、その変化を見ながら、出湯用コイル31に電流供給を開始する時期を早期に決めることができる。   On the other hand, in the heating and melting apparatus 100 of the present embodiment, it is observed that the resonance frequency gradually increases from an extremely early stage. This is because the crucible 10 is made of quartz that transmits magnetic flux and non-conductive silicon S is used as a melting material at room temperature, so that the magnetic flux from the coil 31 for hot water penetrates deeply and the position of the interface I changes. This is because it appears early as a change in the resonance frequency. In FIG. 5, for the sake of space, only the transition after minus 60 seconds is shown, but an increase in resonance frequency can be observed before minus 60 seconds. Thus, since the change (increase) in the resonance frequency can be detected from an early stage, it is possible to determine at an early stage when the current supply to the hot water discharge coil 31 is started while observing the change.

ここでは、共振周波数が9.02kHzとなった時点で、出湯用コイル31への電流供給を開始している。出湯用コイル31へ電流を供給することで、出湯部30内の固体シリコンSsの溶解が促進され、共振周波数の増加速度が大きくなっている。そして、約40秒後に、出湯部30内の固体シリコンSsの溶解が完了し、共振周波数がピークを迎える。その後、磁束を減衰させる液体シリコンSlの出湯が進むにつれて、出湯用コイル31からの磁束が深く浸透し、出湯用コイル31のインダクタンスが増加する。その結果、高周波電源32の共振周波数が低下する。そして、液体シリコンSlの出湯が完了すると、共振周波数は一定となる。   Here, when the resonance frequency reaches 9.02 kHz, the current supply to the hot water discharge coil 31 is started. By supplying a current to the hot spring coil 31, melting of the solid silicon Ss in the hot water portion 30 is promoted, and the increase rate of the resonance frequency is increased. Then, after about 40 seconds, the melting of the solid silicon Ss in the hot water 30 is completed, and the resonance frequency reaches a peak. Thereafter, as the pouring of the liquid silicon S1 that attenuates the magnetic flux proceeds, the magnetic flux from the pouring coil 31 penetrates deeply, and the inductance of the pouring coil 31 increases. As a result, the resonance frequency of the high frequency power supply 32 is lowered. Then, when the pouring of the liquid silicon S1 is completed, the resonance frequency becomes constant.

このように、コールドクルーシブル溶解装置と比べて、本実施形態の加熱溶解装置100では、非常に早くから共振周波数の変化(増加)を検出できることが確認された。このため、加熱溶解装置100では、共振周波数の変化に基づいて出湯用コイル31に電流の供給を開始するタイミングを早期に決定することができる。そして、早期に出湯用コイル31への電流供給の開始時期を決めることができるため、それに続く出湯開始時期も早期に予測することが可能となる。   Thus, it was confirmed that the heating and melting apparatus 100 of this embodiment can detect a change (increase) in the resonance frequency very early compared to the cold crucible melting apparatus. For this reason, in the heating and melting apparatus 100, the timing for starting the supply of current to the hot water discharge coil 31 can be determined early based on the change in the resonance frequency. And since the start time of the electric current supply to the coil 31 for hot water can be determined at an early stage, the subsequent hot water start time can be predicted early.

また、共振周波数の変化から、固体シリコンSsの層と液体シリコンSlの層との境界である凝固界面Iの位置が分かるため、例えば凝固界面Iが平衡状態の位置に移動する前に出湯用コイル31へ電流を供給することで、凝固界面Iが平衡状態の位置に移動するまでの時間を短縮することができる。すなわち、凝固界面Iが平衡状態となるまでの時間を短縮するように、出湯用コイル31への電流供給の開始タイミングを設定することができるので、特にシリコンSを連続的に溶解する場合に効果的である。   Further, since the position of the solidification interface I which is the boundary between the solid silicon Ss layer and the liquid silicon S1 layer can be known from the change in the resonance frequency, for example, before the solidification interface I moves to the equilibrium position, By supplying a current to 31, the time until the solidification interface I moves to the equilibrium position can be shortened. That is, since the start timing of current supply to the hot water discharge coil 31 can be set so as to shorten the time until the solidification interface I is in an equilibrium state, it is particularly effective when silicon S is continuously melted. Is.

なお、コールドクルーシブル溶解装置では、ルツボの内壁に付着している溶解液が、ルツボからの冷熱により再凝固することがある。このため、出湯完了後に、ルツボに付着している原料を除去するための作業が必要であった。しかしながら、加熱溶解装置100では水冷ルツボを使用しておらず、溶解液が再凝固することがないため、上述のような作業は必要ない。したがって、共振周波数が一定となり出湯が完了したと判断されれば、続いてシリコンSをルツボ10内に投入し、シリコンSの溶解を連続的に行うことができる。このとき、上述のように、出湯開始時期を早期に予測することができるため、出湯終了時期も早期に把握可能であり、シリコンSの追加投入の準備を効率よく行うことができる。また、石英製のルツボ10に付着した液体シリコンSlが再凝固すると、シリコンSとルツボ10の熱膨張率の違いにより、ルツボ10が破損するおそれがある。しかしながら、加熱溶解装置100においては、上述のように液体シリコンSlが再凝固しないため、ルツボ10の破損を防止できる。   In the cold crucible melting apparatus, the solution adhering to the inner wall of the crucible may be re-solidified by the cold heat from the crucible. For this reason, the work for removing the raw material adhering to the crucible was necessary after completion of the hot water. However, the heating and melting apparatus 100 does not use a water-cooled crucible and the solution does not re-solidify, so that the above-described operation is not necessary. Therefore, if it is determined that the resonance frequency is constant and the hot water is completed, the silicon S can be subsequently introduced into the crucible 10 and the silicon S can be continuously dissolved. At this time, as described above, since the start time of the hot water can be predicted early, the end time of the hot water can be grasped at an early stage, and preparation for additional charging of silicon S can be efficiently performed. Further, when the liquid silicon S1 adhering to the quartz crucible 10 is re-solidified, the crucible 10 may be damaged due to a difference in thermal expansion coefficient between the silicon S and the crucible 10. However, in the heating and melting apparatus 100, since the liquid silicon S1 does not resolidify as described above, the crucible 10 can be prevented from being damaged.

このように、加熱溶解装置100によれば、シリコンSがすべて溶解するかなり前より、界面Iの移動状況を共振回路39の共振周波数の変化として捉えることができるので、積極的に出湯開始時期を制御手段43にて制御することも可能である。例えば、共振周波数の増加速度が遅く、溶解の進行が予定より遅いと考えられるときには、高周波電源32から供給される電力を大きくすることで、溶解の進行速度を速めることができる。あるいは、上部の高周波電源22から供給される電力を大きくしてもよい。このように、出湯開始時期を制御することで、溶解の進行状況に応じて、適切な時期に出湯を開始することが可能となる。なお、このような制御は、制御手段43にて自動的に行ってもよいし、入力手段45を介した指示によって人為的に行ってもよい。   As described above, according to the heating and melting apparatus 100, since the movement state of the interface I can be grasped as a change in the resonance frequency of the resonance circuit 39 long before the silicon S is completely dissolved, the start timing of the hot water is positively determined. Control by the control means 43 is also possible. For example, when the increase rate of the resonance frequency is slow and the progress of melting is considered to be slower than planned, the progress of melting can be increased by increasing the power supplied from the high-frequency power supply 32. Alternatively, the power supplied from the upper high frequency power supply 22 may be increased. In this way, by controlling the hot water start timing, it becomes possible to start hot water at an appropriate time according to the progress of melting. Such control may be automatically performed by the control unit 43 or may be manually performed by an instruction via the input unit 45.

また、出湯口30aに開閉可能な不図示の蓋部材を設け、この蓋部材の開閉を制御することで出湯開始時期を制御することも可能である。この場合には、例えば、共振周波数が変化しなくなった時点で、すべてのシリコンSが溶解したと判断し、蓋部材を開くといった制御を行うことができる。こうした制御を実行することで、液体シリコンSlの中に固体シリコンSsが混在した状態で出湯を行うことを防止でき、固体シリコンSsが出湯口30aから流出したり、あるいは固体シリコンSsが出湯口30aを閉塞するといった不具合を回避することができる。   It is also possible to control the start time of the hot water by providing a lid member (not shown) that can be opened and closed at the hot water outlet 30a, and controlling the opening and closing of the lid member. In this case, for example, when the resonance frequency no longer changes, it can be determined that all the silicon S has been dissolved, and the lid member can be opened. By performing such control, it is possible to prevent the hot water from being discharged in a state where the solid silicon Ss is mixed in the liquid silicon S1, and the solid silicon Ss flows out from the hot water outlet 30a, or the solid silicon Ss is discharged from the hot water outlet 30a. Can be avoided.

[第2実施形態]
次に、図6を参照しつつ、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態の加熱溶解装置200が第1実施形態の加熱溶解装置100と異なる点は、溶解用コイル21および出湯用コイル31を兼ねる誘導加熱コイル51を1つ設け、誘導加熱コイル51を不図示の昇降機構によりルツボ10に対して昇降可能に構成している点である。なお、第1実施形態と同様の構成要素について、同じ番号を付し、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The heating and melting apparatus 200 according to the second embodiment is different from the heating and melting apparatus 100 according to the first embodiment in that one induction heating coil 51 serving as the melting coil 21 and the tapping coil 31 is provided, and the induction heating coil 51 is not used. It is the point which is comprised with respect to the crucible 10 by the raising / lowering mechanism of illustration. In addition, the same number is attached | subjected about the component similar to 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

誘導加熱コイル51は、ルツボ10の溶解部20の外径よりも若干大きな径となっており、ルツボ10の周囲を不図示の昇降機構により昇降可能に構成されている。高周波電源52は、図3に示した高周波電源32と同様に構成されているが、ここでは周波数検出手段42、制御手段43等の図示は省略している。高周波電源52も、誘導加熱コイル51と一体的に、ルツボ10に対して昇降可能となっている。   The induction heating coil 51 has a diameter slightly larger than the outer diameter of the melting portion 20 of the crucible 10 and is configured to be able to move up and down around the crucible 10 by a lifting mechanism (not shown). The high frequency power supply 52 is configured in the same manner as the high frequency power supply 32 shown in FIG. 3, but the illustration of the frequency detection means 42, the control means 43, etc. is omitted here. The high-frequency power source 52 can also be moved up and down with respect to the crucible 10 integrally with the induction heating coil 51.

まず、誘導加熱コイル51および高周波電源52をルツボ10の溶解部20の周囲に配置した状態で、高周波電源52から誘導加熱コイル51に高周波電流を供給し、シリコンSの溶解を開始する。溶解がある程度進行し、主に溶解部20内のシリコンSが溶解したら、誘導加熱コイル51および高周波電源52を下降させて、出湯部30の周囲に配置する。それから、誘導加熱コイル51に高周波電源52から高周波電流を供給すると、出湯部30内のシリコンSの溶解が進む。   First, in a state where the induction heating coil 51 and the high-frequency power source 52 are arranged around the melting part 20 of the crucible 10, a high-frequency current is supplied from the high-frequency power source 52 to the induction heating coil 51 to start melting of silicon S. When the melting proceeds to some extent and mainly the silicon S in the melting part 20 is melted, the induction heating coil 51 and the high frequency power source 52 are lowered and arranged around the hot water discharge part 30. Then, when a high frequency current is supplied from the high frequency power source 52 to the induction heating coil 51, the melting of the silicon S in the tapping part 30 proceeds.

第2実施形態の加熱溶解装置200によれば、第1実施形態の加熱溶解装置100と同様に出湯開始時期を早期に予測できるだけでなく、次のような効果もある。つまり、加熱溶解装置200では、1つの高周波電源52を用意するだけでよいので、装置コストを削減できるとともに、装置の設置スペースの確保も容易となる。また、複数の電源を設けることによる干渉が発生しなくなるので、シールド部材11(図1参照)を省略することができる。   According to the heating and melting apparatus 200 of the second embodiment, not only can the hot water start time be predicted early as in the heating and melting apparatus 100 of the first embodiment, but also the following effects can be obtained. That is, in the heating and melting apparatus 200, it is only necessary to prepare one high-frequency power supply 52, so that the apparatus cost can be reduced and the installation space for the apparatus can be easily secured. In addition, since the interference due to the provision of a plurality of power supplies does not occur, the shield member 11 (see FIG. 1) can be omitted.

なお、ここでは、誘導加熱コイル51および高周波電源52をルツボ10に対して昇降可能に構成したが、ルツボ10を誘導加熱コイル51および高周波電源52に対して昇降可能に構成してもよいし、あるいは双方を昇降可能に構成してもよい。また、誘導加熱コイル51と高周波電源52との間の配線に十分な長さがあれば、高周波電源52は昇降させずに、誘導加熱コイル51だけをルツボ10に対して昇降させてもよい。   Here, the induction heating coil 51 and the high frequency power source 52 are configured to be movable up and down with respect to the crucible 10, but the crucible 10 may be configured to be movable up and down with respect to the induction heating coil 51 and the high frequency power source 52, Or you may comprise both so that raising / lowering is possible. Further, if the wiring between the induction heating coil 51 and the high frequency power source 52 has a sufficient length, the induction heating coil 51 alone may be raised and lowered relative to the crucible 10 without raising and lowering the high frequency power source 52.

[第3実施形態]
次に、図7を参照しつつ、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態の加熱溶解装置300が第1実施形態の加熱溶解装置100と異なる点は、溶解用コイル21および出湯用コイル31への高周波電流の供給を、1つの高周波電源62で行っている点である。なお、第1実施形態と同様の構成要素について、同じ番号を付し、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The heating and melting apparatus 300 according to the third embodiment is different from the heating and melting apparatus 100 according to the first embodiment in that a high frequency current is supplied to the melting coil 21 and the tapping coil 31 with one high frequency power supply 62. Is a point. In addition, the same number is attached | subjected about the component similar to 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

高周波電源62は、図3に示した高周波電源32と同様に構成されているが、ここでは周波数検出手段42、制御手段43等の図示は省略している。溶解用コイル21と高周波電源62との間には、溶解用コイル21用の整合部63が設けられ、出湯用コイル31と高周波電源62との間には、出湯用コイル31用の整合部64が設けられる。整合部63、64は、高周波電源62からの電力を各コイル21、31に適した電力に調整する部位であり、例えばトランスやコンデンサを有した回路で構成されている。   The high frequency power supply 62 is configured in the same manner as the high frequency power supply 32 shown in FIG. 3, but the illustration of the frequency detection means 42, the control means 43, etc. is omitted here. A matching portion 63 for the melting coil 21 is provided between the melting coil 21 and the high-frequency power source 62, and a matching portion 64 for the tapping coil 31 is provided between the hot-water coil 31 and the high-frequency power source 62. Is provided. The matching units 63 and 64 are parts for adjusting the power from the high-frequency power source 62 to the power suitable for the coils 21 and 31, and are constituted by a circuit having a transformer and a capacitor, for example.

高周波電源62からの高周波電流は、切換部65によって、溶解用コイル21へ供給される状態と、出湯用コイル31へ供給される状態との間で切り換え自在となっている。まず、切換部65を溶解用コイル21側に切り換え、高周波電源62からの高周波電流を整合部63を介して溶解用コイル21に供給し、シリコンSの溶解を開始する。溶解がある程度進行し、主に溶解部20内のシリコンSが溶解したら、切換部65を出湯用コイル31側に切り換え、高周波電源62からの高周波電流を整合部64を介して出湯用コイル31に供給し、出湯部30内のシリコンSの溶解を行う。   The high-frequency current from the high-frequency power source 62 can be switched between a state supplied to the melting coil 21 and a state supplied to the tapping coil 31 by the switching unit 65. First, the switching unit 65 is switched to the melting coil 21 side, a high-frequency current from the high-frequency power source 62 is supplied to the melting coil 21 through the matching unit 63, and melting of the silicon S is started. When the melting progresses to some extent and mainly the silicon S in the melting portion 20 is melted, the switching portion 65 is switched to the hot water coil 31 side, and the high frequency current from the high frequency power source 62 is supplied to the hot water coil 31 via the matching portion 64. Then, the silicon S in the hot water supply unit 30 is dissolved.

第3実施形態の加熱溶解装置300によれば、第1実施形態の加熱溶解装置100と同様に出湯開始時期を早期に予測できるだけでなく、次のような効果もある。つまり、加熱溶解装置300では、1つの高周波電源62を用意するだけでよいので、装置コストを削減できるとともに、装置の設置スペースの確保も容易となる。また、複数の電源を設けることによる干渉が発生しなくなるので、シールド部材11(図1参照)を省略することができる。   According to the heating and melting apparatus 300 of the third embodiment, not only can the hot water start time be predicted early as in the heating and melting apparatus 100 of the first embodiment, but also the following effects can be obtained. That is, in the heating and melting apparatus 300, it is only necessary to prepare one high-frequency power supply 62, so that the apparatus cost can be reduced and the installation space for the apparatus can be easily secured. In addition, since the interference due to the provision of a plurality of power supplies does not occur, the shield member 11 (see FIG. 1) can be omitted.

なお、ここでは、高周波電源62の外部に、溶解用コイル21用の整合部63および出湯用コイル31用の整合部64をそれぞれ設けるものとしたが、これらを共通の整合部としてもよい。また、その共通の整合部を、高周波電源62内に設けるようにしてもよい。   Here, the matching portion 63 for the melting coil 21 and the matching portion 64 for the tapping coil 31 are provided outside the high-frequency power source 62, but these may be used as a common matching portion. In addition, the common matching portion may be provided in the high frequency power supply 62.

[第4実施形態]
図8を参照しつつ、本発明の第4実施形態として、これまでに説明した加熱溶解装置を備えた加熱溶解システムについて説明する。この加熱溶解システム1は、第1実施形態で説明した加熱溶解装置100を具備するものであるが、加熱溶解装置100の代わりに、第2、3実施形態で説明した加熱溶解装置200、300を具備するものであってもよい。
[Fourth Embodiment]
With reference to FIG. 8, a heating and melting system including the heating and melting apparatus described so far will be described as a fourth embodiment of the present invention. The heating and melting system 1 includes the heating and melting apparatus 100 described in the first embodiment. Instead of the heating and melting apparatus 100, the heating and melting apparatuses 200 and 300 described in the second and third embodiments are used. It may be provided.

加熱溶解システム1は、加熱溶解装置100と、原料投入制御手段70と、ルツボ10の上方に設けられた原料投入手段80とを有して構成される。原料投入制御手段70は、周波数検出手段42と接続されており、周波数検出手段42にて検出された共振回路39の共振周波数fの変化に基づいて、原料投入手段80からルツボ10にシリコンSを投入する時期を制御する。また、原料投入手段80は、シリコンSを収納する容器81と、容器81の下部に設けられ、原料投入制御手段70からの指令に応じて開閉する開閉部材82とを有している。   The heating and melting system 1 includes a heating and melting apparatus 100, a raw material charging control unit 70, and a raw material charging unit 80 provided above the crucible 10. The material charging control means 70 is connected to the frequency detection means 42, and silicon S is supplied from the material charging means 80 to the crucible 10 based on the change in the resonance frequency f of the resonance circuit 39 detected by the frequency detection means 42. Control the timing of charging. The raw material charging means 80 includes a container 81 for storing silicon S, and an opening / closing member 82 provided below the container 81 and opened and closed in response to a command from the raw material charging control means 70.

例えば、図5に示すような共振周波数fの変化が検出される場合には、出湯用コイル31への電流供給を開始してから60秒後に開閉部材82を開くように、原料投入制御手段70から原料投入手段80に指令が送られる。つまり、原料投入制御手段70は、共振周波数fの変化から出湯が完了する時刻を予測し、その時刻以後に速やかに開閉部材82を開くように指令を発する。こうすることで、溶解の進行状況に応じて、適切な時期、例えば出湯が完了した直後にシリコンSが容器81からルツボ10に投入され、連続的にシリコンSの溶解を行うことができる。   For example, when a change in the resonance frequency f as shown in FIG. 5 is detected, the raw material charging control means 70 opens the opening / closing member 82 60 seconds after the supply of current to the hot water discharge coil 31 is started. Sends a command to the raw material charging means 80. That is, the raw material charging control means 70 predicts the time at which the hot water is completed from the change in the resonance frequency f, and issues a command to open the opening / closing member 82 immediately after that time. By doing so, the silicon S can be poured into the crucible 10 from the container 81 at an appropriate time, for example, immediately after the completion of pouring, depending on the progress of melting, and the silicon S can be continuously melted.

なお、本実施形態では、原料投入制御手段70を図3の制御手段43とは別に設けるものとしたが、制御手段43および原料投入制御手段70を兼ねる制御手段を設けるようにしてもよい。また、制御手段43と同様に、原料投入制御手段70に表示手段や入力手段を接続し、表示手段を介して作業者に次のシリコンSの投入予定時刻を報知したり、入力手段を介して作業者が指示を入力できるようにしてもよい。   In the present embodiment, the raw material input control means 70 is provided separately from the control means 43 of FIG. 3, but a control means that also serves as the control means 43 and the raw material input control means 70 may be provided. Similarly to the control means 43, a display means and an input means are connected to the raw material input control means 70 so that the operator can be notified of the next silicon S input scheduled time via the display means or via the input means. An operator may be allowed to input an instruction.

[第5実施形態]
図9を参照しつつ、本発明の第5実施形態として、本発明の対象が出湯制御装置としての出湯制御コントローラ91である場合について説明する。出湯制御コントローラ91は、第1実施形態で説明した加熱溶解装置100の高周波電源32に接続されるものであり、周波数検出手段92および制御手段93を有して構成される。図9では、加熱溶解装置100の構成要件のうち、ルツボ10、出湯用コイル31および高周波電源32以外の構成要素については、図示を省略している。
[Fifth Embodiment]
With reference to FIG. 9, the case where the object of the present invention is a tapping controller 91 as a tapping controller will be described as a fifth embodiment of the present invention. The hot water control controller 91 is connected to the high frequency power supply 32 of the heating and melting apparatus 100 described in the first embodiment, and includes a frequency detection means 92 and a control means 93. In FIG. 9, components other than the crucible 10, the hot spring coil 31, and the high frequency power source 32 among the constituent requirements of the heating and melting apparatus 100 are not shown.

周波数検出手段92は、第1実施形態の周波数検出手段42と同様の構成を有しており、制御手段93は、第1実施形態の制御手段43と同様の構成を有している。つまり、出湯制御コントローラ91は、出湯用コイル31のインダクタンスの変化に基づき、加熱溶解装置100の出湯開始時期の制御を行うものである。   The frequency detection unit 92 has the same configuration as the frequency detection unit 42 of the first embodiment, and the control unit 93 has the same configuration as the control unit 43 of the first embodiment. That is, the hot water control controller 91 controls the hot water start time of the heating and melting apparatus 100 based on the change in the inductance of the hot water coil 31.

なお、出湯制御コントローラ91は、加熱溶解装置100の代わりに、第2、3実施形態で説明した加熱溶解装置200、300に対して設けられるものであってもよい。また、高周波電源32が加熱溶解装置100に含まれるのではなく、出湯制御コントローラ91に含まれるように、出湯制御コントローラ91を構成することも可能である。   Note that the tapping controller 91 may be provided for the heating and melting apparatuses 200 and 300 described in the second and third embodiments instead of the heating and melting apparatus 100. Further, the hot water control controller 91 can be configured such that the high frequency power supply 32 is not included in the heating and melting apparatus 100 but is included in the hot water control controller 91.

[その他の変形例]
上記実施形態ではルツボ10を石英製のものとしたが、磁束を透過させる素材であれば他の素材でルツボ10を形成することも可能である。例えば、アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物やこれらの複合体により、ルツボ10を形成してもよい。ただし、溶解原料にアルミナ、ジルコニア等の不純物が混入する可能性があるため、溶解の目的や原料に応じて適切な素材を選択する必要がある。
[Other variations]
In the above embodiment, the crucible 10 is made of quartz. However, the crucible 10 may be formed of other materials as long as the material transmits magnetic flux. For example, the crucible 10 may be formed of a metal oxide such as alumina or zirconia or a composite thereof. However, since impurities such as alumina and zirconia may be mixed in the melting raw material, it is necessary to select an appropriate material according to the purpose of melting and the raw material.

上記実施形態では、高周波電源32が加熱溶解装置100に含まれるものとして説明をしたが、高周波電源32を加熱溶解装置100内に設けることは必須要件ではない。例えば、加熱溶解装置100を他の装置に組み込む場合には、当該他の装置に高周波電源32と同等の機能を有する電源を設けるようにしてもよい。   In the above embodiment, the high frequency power supply 32 is described as being included in the heating and melting apparatus 100. However, the provision of the high frequency power supply 32 in the heating and melting apparatus 100 is not an essential requirement. For example, when the heating and melting apparatus 100 is incorporated in another apparatus, the other apparatus may be provided with a power supply having a function equivalent to that of the high-frequency power supply 32.

上記実施形態では共振型電源を用いるものとしたが、本発明において共振型電源を用いることは必須の要件ではない。例えば、周波数固定の電源を用いた場合には、出湯用コイル31に流れる電流の変化により、出湯用コイル31のインダクタンスの変化を検出することも可能である。また、電圧の変化により、出湯用コイル31のインダクタンスの変化を検出してもよい。   In the above embodiment, the resonance type power supply is used. However, in the present invention, the use of the resonance type power supply is not an essential requirement. For example, when a power source having a fixed frequency is used, it is possible to detect a change in the inductance of the hot spring coil 31 based on a change in the current flowing through the hot spring coil 31. Moreover, you may detect the change of the inductance of the coil 31 for hot water supply by the change of a voltage.

上記実施形態では、加熱手段として高周波誘導コイルからなる溶解用コイル21を用いたが、加熱手段をヒーター等で構成することも可能である。また、補助的な加熱手段をルツボ10の上方に設けるようにしてもよい。また、上記実施形態では、出湯用コイル31が高周波誘導コイルであり、出湯用コイル31によりシリコンSを誘導加熱できるように構成したが、出湯用コイル31にこのような誘導加熱機能を持たせることは必須ではない。つまり、界面Iの位置の変動に応じてインダクタンスの変化が生じるコイルであれば、どのようなコイルを用いてもよい。また、第1、3実施形態におけるコイル21、31や第2実施形態におけるコイル51のほかに、界面Iの位置の変動を検出するコイルを別途設けるようにしてもよい。   In the above embodiment, the melting coil 21 made of a high-frequency induction coil is used as the heating means. However, the heating means can be constituted by a heater or the like. Further, auxiliary heating means may be provided above the crucible 10. Moreover, in the said embodiment, although the coil 31 for hot water was a high frequency induction coil and it comprised so that the silicon | silicone S could be induction-heated by the coil 31 for hot water, giving the coil 31 for hot water has such an induction heating function. Is not required. That is, any coil may be used as long as the inductance changes according to the change in the position of the interface I. In addition to the coils 21 and 31 in the first and third embodiments and the coil 51 in the second embodiment, a coil for detecting a change in the position of the interface I may be separately provided.

上記実施形態では、カーボンフェルトまたは多孔質カーボンで形成された発熱体23、33を設けたが、発熱体23、33を設けないことも可能である。また、発熱体23、33のうちいずれか一方のみを設けてもよい。   In the above embodiment, the heating elements 23 and 33 made of carbon felt or porous carbon are provided, but the heating elements 23 and 33 may be omitted. Only one of the heating elements 23 and 33 may be provided.

また、カーボンフェルトまたは多孔質カーボンで形成された発熱体23、33を有底筒状の容器とし、この容器の内面に金属薄膜を被覆することでルツボ10を形成してもよい。金属自体は導電体であるが、厚みを磁束の浸透深さと比較して十分に薄くすることで、ルツボ10を磁束が透過することが可能となる。   Alternatively, the crucible 10 may be formed by forming the heating elements 23 and 33 made of carbon felt or porous carbon into a bottomed cylindrical container and covering the inner surface of the container with a metal thin film. Although the metal itself is a conductor, the magnetic flux can be transmitted through the crucible 10 by making the thickness sufficiently thinner than the penetration depth of the magnetic flux.

その他、各部材の形状や配置、個数なども、その機能を損なわない範囲で適宜変更することが可能である。   In addition, the shape, arrangement, number, and the like of each member can be appropriately changed as long as the function is not impaired.

1 加熱溶解システム
10 ルツボ
20 溶解部
21 溶解用コイル(加熱手段)
22 高周波電源
23 発熱体
30 出湯部
31 出湯用コイル(コイル)
32 高周波電源(電源)
33 発熱体
42 周波数検出手段(検出手段)
43 制御手段
46 出湯制御コントローラ(出湯制御装置)
70 原料投入制御手段
80 原料投入手段
100、200、300 加熱溶解装置
S シリコン(溶解原料)
1 Heating and melting system 10 Crucible 20 Melting part 21 Melting coil (heating means)
22 High Frequency Power Supply 23 Heating Element 30 Hot Water Portion 31 Coil for Hot Water (Coil)
32 High frequency power supply
33 Heating element 42 Frequency detection means (detection means)
43 Control means 46 Hot water control controller (hot water control device)
70 Raw material charging control means 80 Raw material charging means 100, 200, 300 Heating and melting apparatus S Silicon (melting raw material)

Claims (6)

常温で非導電体であり、常温よりも高温で導電性を有するようになるシリコンまたはセラミックを溶解原料とする加熱溶解装置において、
前記溶解原料を溶解する溶解部と、前記溶解部よりも下方に位置し、底部に出湯口が形成された出湯部とを有し、磁束を透過させる素材で形成されたルツボと、
前記溶解部の周囲に配置され、前記ルツボに収容されている前記溶解原料を加熱する加熱手段と、
前記出湯部の周囲に配置され、高周波電流により前記溶解原料を誘導加熱する機能を兼ね備えるコイルと、
前記コイルのインダクタンスの変化を検出する検出手段と、
を備え
前記検出手段で前記コイルのインダクタンスの変化を検出することによって、液体の前記溶解原料と固体の前記溶解原料との間に形成される界面の下方への移動を検出することを特徴とする加熱溶解装置。
In a heating and melting apparatus using silicon or ceramic as a melting raw material which is a non-conductor at normal temperature and becomes conductive at a temperature higher than normal temperature,
A melting part that dissolves the melting raw material, a crucible that is located below the melting part and has a tapping part in which a tapping outlet is formed at the bottom, and is formed of a material that transmits magnetic flux;
A heating means for heating the melting raw material disposed around the melting portion and housed in the crucible;
A coil disposed around the tapping part and having a function of inductively heating the melting raw material with a high-frequency current ;
Detecting means for detecting a change in inductance of the coil;
Equipped with a,
Heating and melting characterized by detecting a downward movement of an interface formed between the melting raw material and the solid melting raw material by detecting a change in inductance of the coil by the detecting means apparatus.
前記出湯部と前記コイルとの間に、カーボンフェルトまたは多孔質カーボンで形成された発熱体が設けられる請求項に記載の加熱溶解装置。 The heating and melting apparatus according to claim 1 , wherein a heating element formed of carbon felt or porous carbon is provided between the hot water outlet and the coil. 前記加熱手段は溶解用コイルであり、  The heating means is a melting coil;
前記コイルおよび前記溶解用コイルに高周波電流を供給する高周波電源と、  A high frequency power source for supplying a high frequency current to the coil and the melting coil;
前記高周波電源からの高周波電流を、前記コイルへ供給される状態と、前記溶解用コイルへ供給される状態と、の間で切り換える切換部と、  A switching unit that switches between a state in which a high-frequency current from the high-frequency power source is supplied to the coil and a state in which the high-frequency current is supplied to the melting coil;
をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の加熱溶解装置。  The heating and melting apparatus according to claim 1, further comprising:
前記検出手段からの検出信号に基づき、出湯開始時期を制御する制御手段をさらに備える請求項1ないし3のいずれか1項に記載の加熱溶解装置。   The heating and melting apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control unit that controls a hot water start timing based on a detection signal from the detection unit. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の加熱溶解装置と、
前記ルツボに前記溶解原料を投入する原料投入手段と、
前記検出手段で検出された前記コイルのインダクタンスの変化に基づいて、前記原料投入手段から前記ルツボに前記溶解原料を投入する時期を制御する原料投入制御手段と、
を備えることを特徴とする加熱溶解システム。
The heating and melting apparatus according to any one of claims 1 to 4,
Raw material charging means for charging the melting raw material into the crucible;
Based on a change in inductance of the coil detected by the detection means, raw material charging control means for controlling the timing of charging the melting raw material from the raw material charging means to the crucible;
A heating and melting system comprising:
常温で非導電体であり、常温よりも高温で導電性を有するようになるシリコンまたはセラミックを溶解原料とし、
前記溶解原料を溶解する溶解部と、前記溶解部よりも下方に位置し、底部に出湯口が形成された出湯部とを有し、磁束を透過させる素材で形成されたルツボと、
前記溶解部の周囲に配置され、前記ルツボに収容されている前記溶解原料を加熱する加熱手段と、
前記出湯部の周囲に配置され、高周波電流により前記溶解原料を誘導加熱する機能を兼ね備えるコイルと、
を有する加熱溶解装置の出湯開始時期を制御する出湯制御装置において、
前記コイルのインダクタンスの変化を検出する検出手段と、
前記検出手段からの検出信号に基づき、出湯開始時期を制御する制御手段と、
を備え
前記検出手段で前記コイルのインダクタンスの変化を検出することによって、液体の前記溶解原料と固体の前記溶解原料との間に形成される界面の下方への移動を検出することを特徴とする出湯制御装置。
Silicon or ceramic that is non-conductive at normal temperature and becomes conductive at higher temperature than normal temperature is used as a melting raw material,
A melting part that dissolves the melting raw material, a crucible that is located below the melting part and has a tapping part in which a tapping outlet is formed at the bottom, and is formed of a material that transmits magnetic flux;
A heating means for heating the melting raw material disposed around the melting portion and housed in the crucible;
A coil disposed around the tapping part and having a function of inductively heating the melting raw material with a high-frequency current ;
In the hot water control device for controlling the hot water start time of the heating and melting device having
Detecting means for detecting a change in inductance of the coil;
Based on the detection signal from the detection means, a control means for controlling the hot water start time,
Equipped with a,
The hot water control characterized by detecting a downward movement of an interface formed between the molten raw material and the solid molten raw material by detecting a change in inductance of the coil by the detecting means. apparatus.
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