JP7184652B2 - 保持装置 - Google Patents
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Description
A-1.加熱装置100の構成:
図1は、本実施形態における加熱装置100の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、本実施形態における加熱装置100のXZ断面構成を概略的に示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、加熱装置100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
保持体10は、所定の方向(本実施形態では上下方向)に略直交する保持面S1および裏面S2を有する略円板状の部材である。保持体10は、例えば、AlN(窒化アルミニウム)を主成分とするセラミックスにより形成されている。なお、ここでいう主成分とは、含有割合(重量割合)の最も多い成分を意味する。保持体10のセラミックス部分におけるAlNの含有率は、90体積%以上、99.5体積%以下であることが好ましい。保持体10の直径は、例えば100mm以上、500mm以下程度であり、保持体10の厚さ(上下方向における長さ)は、例えば3mm以上、20mm以下程度である。
柱状支持体20は、上記所定の方向(上下方向)に延びる略円柱状部材である。柱状支持体20は、保持体10と同様に、例えばAlNを主成分とするセラミックスにより形成されている。柱状支持体20の外径は、例えば30mm以上、90mm以下程度であり、柱状支持体20の高さ(上下方向における長さ)は、例えば100mm以上、300mm以下程度である。
保持体10と柱状支持体20とは、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S3とが上下方向に対向するように配置されている。柱状支持体20は、保持体10の裏面S2の中心部付近に、後述の接合材料により形成された接合部30を介して接合されている。
ヒータ電極50の詳細構成について説明する。ヒータ電極50は、導電性材料として(レニウム)を含む材料により形成されている。なお、ヒータ電極50は、Re以外に、W(タングステン)やMo(モリブデン)などの他の導電性材料を含んでいてもよい。また、ヒータ電極50は、導電性材料以外の成分を含んでいてもよい。例えば、保持体10とヒータ電極50との熱膨張差の低減のため、ヒータ電極50は、保持体10の主成分であるセラミックスと同じセラミックスを含んでいることが好ましい。
<第1の要件>
ヒータ電極50の少なくとも1つの特定断面において、ヒータ電極50は、主成分としてReを含み、かつ、Reに固溶しているC(炭素)の含有率(以下、「Cの固溶率」という)が1.0wt%以下である。
なお、Cの固溶率は、0.8wt%以下であることが好ましく、0.6wt%以下であることが、より好ましい。これにより、ヒータ電極50の材料比抵抗を、効果的に低減することができる。
<第2の要件>
保持体10の厚さ(上下方向の長さ)は、5mm以上である。
なお、保持体10の厚さは、18mm以上であることが、より好ましい。
加熱装置100の製造方法は、例えば以下の通りである。初めに、保持体10と柱状支持体20とを作製する。
上述したように、Reは、高融点金属であり、かつ、比較的に炭化しにくいため、セラミックス部材に設けられた発熱用抵抗体の形成材料として用いられることがある。しかし、本願の発明者は、Reを含有する材料によって形成された発熱用抵抗体が設けられたセラミックス部材について、次の点(1)(2)を新たに見出した。
(1)例えばセラミックス部材の製造段階におけるセラミックス材料内の残炭具合や焼成条件等の要因により、発熱用抵抗体において、ReにCが固溶する。
(2)発熱用抵抗体におけるCの固溶率が高いほど、発熱用抵抗体の抵抗温度係数が低くなる。
したがって、上述した従来技術のように、Reに固溶するCについて何ら考慮することなく、Reを含有する材料によって発熱用抵抗体を形成すれば、Reの炭化は抑制できたとしても、発熱用抵抗体の抵抗温度係数は比較的低いため、抵抗温度係数の向上の要求に応えることはできない。
複数のセラミックス部材のサンプルを作製し、作製された複数のセラミックス部材のサンプルを用いて性能評価を行った。図3は、各サンプルにおけるヒータ電極の材料比抵抗と抵抗温度係数とに関する評価結果を示す説明図である。図4は、サンプル1におけるヒータ電極付近のXZ断面構成を模式的に示す説明図である。図5は、サンプル1のX線回折パターンを示す説明図である。
図3に示すように、3つのサンプルについて、ヒータ電極の材料比抵抗と抵抗温度係数とに関する評価を行った。3つのサンプルは、全体として、上述の加熱装置100における保持体10と略同一構成である。具体的には、AlNの含有率が90~99.5体積%の材料により形成されたセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に設けられたヒータ電極と、を備える。ヒータ電極は、導電性材料としてReを含む材料により形成されている。また、ヒータ電極には、AlNが含まれている。なお、各サンプルは、上述した製造方法と同様の方法により製造できる。
各サンプルにおけるヒータ電極の材料比抵抗(μΩ・cm)は、次のようにして求めることができる。まず、各サンプルにおけるヒータ電極の抵抗値を、抵抗計を用いて測定する。その測定されたヒータ電極の抵抗値と、ヒータ電極の長手方向に直交する断面の面積と、ヒータ電極の長さとから、ヒータ電極の材料比抵抗を求める。また、各サンプルにおけるヒータ電極の抵抗温度係数(ppm/℃)は、次のようにして求めることができる。各サンプルを例えば炉内で加熱し、サンプルの温度上昇過程における各温度でのヒータ電極の抵抗値を、マルチメータを用いて計測する。そして、基準温度から各温度までの温度変化量から、ヒータ電極の抵抗温度係数を求める。
なお、「抵抗温度係数」は、物質の温度変化に対する抵抗値の変化の割合を示すパラメータであり、抵抗温度係数が高いほど、加熱性が高いことを意味し、かつ、温度感受性が高いことを意味する。「抵抗温度係数」は、次の式で示される。
「抵抗温度係数(ppm/℃)」=(R-Ra)/Ra÷(T-Ta)×106
Ra:基準温度における抵抗値(Ω)
Ta:基準温度(℃)
R:任意温度における抵抗値(Ω)
T:任意温度(℃)
サンプル1では、ヒータ電極の材料比抵抗は、49.2μΩ・cmであり、50μΩ・cm以下に抑制されている。また、ヒータ電極の抵抗温度係数は、2290ppm/℃であり、例えば2000ppm/℃より高い。サンプル2では、ヒータ電極の材料比抵抗は、66.2μΩ・cmであり、70μΩ・cm以下に抑制されている。また、ヒータ電極の抵抗温度係数は、1850ppm/℃であり、例えば1800ppm/℃より高い。これに対して、サンプル3では、ヒータ電極の材料比抵抗は、82μΩ・cmであり、ヒータ電極の抵抗温度係数は、744ppm/℃であり、2000ppm/℃を大きく下回っている。以上のことから、ヒータ電極が、Reを含み、かつ、ヒータ電極におけるCの固溶率が1.0wt%以下である、という上記第1の要件を満たすことにより、耐炭化性の高いReを用いてヒータ電極を形成しつつ、ヒータ電極の抵抗温度係数の低下を抑制することができることが分かる。
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
Claims (2)
- 第1の方向に略垂直で略平面状の第1の表面を有するセラミックス部材と、
前記セラミックス部材に設けられた発熱用抵抗体と、
を備え、前記セラミックス部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記発熱用抵抗体の少なくとも1つの特定断面において、前記発熱用抵抗体は、主成分としてReを含み、かつ、Reに固溶しているCの含有率が1.0wt%以下である、
ことを特徴とする保持装置。 - 請求項1に記載の保持装置において、さらに、
前記発熱用抵抗体は、前記セラミックス部材の内部に配置されており、
前記第1の方向におけるセラミックス部材の厚さは、5mm以上である、
ことを特徴とする保持装置。
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JP2008531188A (ja) | 2005-03-03 | 2008-08-14 | アイコン メディカル コーポレーション | ステント用金属合金 |
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