JP7373608B1 - 対流抑制炉 - Google Patents

Abstract

【課題】対流の影響を抑制して、加熱ゾーンにおいて上部温度を下部温度よりも低くする、対流抑制炉を提供する。
【解決手段】原料７を収容する容器１０と、前記容器１０を覆うケーシング２０と、横方向に延在して、前記容器１０と前記ケーシング２０との間で形成される加熱ゾーン９０を上下方向に仕切る仕切り５０とを備え、仕切り５０は、前記容器１０の外側側面１７および前記ケーシング２０の内側側面２６のそれぞれに近接するように構成される。
【選択図】図１

Description

この発明は、対流抑制炉に関する。

炉内温度が高くなるほど、輻射および対流の影響によって、炉内雰囲気において上部温度が下部温度よりも高くなるため、炉内雰囲気において上部温度を下部温度よりも高くすることは容易である。また、炉内雰囲気の温度をできるだけ均一にしたいというニーズもある。他方で、炉内雰囲気において上部温度を下部温度よりも低くしたいというニーズがある。

単結晶バルクの製造方法として、例えば昇華再結晶法がある。昇華再結晶法は、原料を高温下で加熱することで昇華ガスを発生させ、原料よりも低温の種結晶の表面に昇華ガスを凝縮させることによって、単結晶バルクを得るものである（特許文献１から特許文献３を参照）。この場合、下方の高温部で昇華ガスを発生させるとともに上方の低温部（種結晶）に昇華ガスを凝縮させるために、炉内雰囲気において上部温度を下部温度よりも低くする必要がある。

特開平７－３３０４９３号公報 特開２０１７－２４９２０号公報 特表２０１０－５１０１５４号公報

上述したように、炉内温度が高くなると、輻射および対流の影響によって、炉内雰囲気すなわち加熱ゾーンなどにおいて上部温度を下部温度よりも低くすることは容易ではない。

そこで、この発明の課題は、対流の影響を抑制する対流抑制炉を提供することである。

上記課題を解決するため、この発明の一態様に係る対流抑制炉は、
原料を収容する容器と、
前記容器を覆うケーシングと、
横方向に延在して、前記容器と前記ケーシングとの間で形成される加熱ゾーンを上下方向に仕切る仕切りとを備え、
前記仕切りは、前記容器の外側側面および前記ケーシングの内側側面のそれぞれに近接するように構成されることを特徴とする。

この発明によれば、加熱ゾーンなどにおける広範な対流が、仕切りによって妨げられるので、対流の影響を抑制できる。そして、加熱ゾーンなどにおいて上部温度を下部温度よりも低くできる。

第１実施形態に係る対流抑制炉を模式的に説明する断面図である。 第２実施形態に係る対流抑制炉を模式的に説明する断面図である。 第３実施形態に係る対流抑制炉を模式的に説明する断面図である。 第４実施形態に係る対流抑制炉の要部を模式的に説明する断面図である。

以下、図面を参照しながら、この発明に係る対流抑制炉１の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は、図面を参照した本開示の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは必ずしも合致するものではない。この発明において、「近接する」という文言は、「密着しながら当接する」こと、または、「微小な隙間で接近する」ことを意味する。

〔第１実施形態〕
図１を参照しながら、第１実施形態に係る対流抑制炉１を説明する。図１は、第１実施形態に係る対流抑制炉１を模式的に説明する断面図である。

対流抑制炉１は、例えば、昇華再結晶法（改良レーリー法とも呼ばれる。）によってセラミックの単結晶バルクを製造する装置である。対流抑制炉１の用途を具体的に説明すると、下方の高温部で原料７を加熱して昇華ガス９を発生させ、上方の低温部に配設される凝縮部８において昇華ガス９を凝縮させることにより、セラミックの単結晶バルクを製造できるようになる。

図１に示すように、対流抑制炉１は、容器１０と、ケーシング２０と、断熱ハウジング３０と、炉殻４０と、仕切り５０と、断熱仕切り６０と、加熱手段７０とを備える。

容器１０は、原料７を収容する容器本体１１と、凝縮部８を保持する蓋体１２と、容器本体１１を支持する第１脚５とを有する。容器本体１１は、例えば、有底円筒形状を有し、円筒形状の容器側部１３と、容器側部１３の下端を塞ぐ円板形状の容器底部１５とを有する。容器側部１３の上端には、容器開口が形成される。容器１０は、高温耐熱性を有する材料からなり、例えば、不活性雰囲気で２４００℃でも耐熱性を有する黒鉛製のルツボである。

容器本体１１の容器底部１５（言い換えると、容器１０の下部）には、昇華ガス９を発生させるためのセラミック材料（例えば、炭化ケイ素などの粉末や焼結体）の原料７が収容される。蓋体１２は、凝縮部８の外径よりも大きな外径を有する円板形状を有し、容器側部１３の容器開口を覆うように容器側部１３の上端の上に載置される。蓋体１２の内側下面（言い換えると、容器１０の上部）には、凝縮部８が配設される。凝縮部８は、昇華ガス９を凝縮させるための部分であり、例えば、原料７と同じ材料からなる種結晶である。

容器１０は、ケーシング２０によって覆われる。言い換えると、ケーシング２０の内部には、容器１０が配設されて、加熱ゾーン９０が、容器１０とケーシング２０との間に形成される。ケーシング２０は、高温耐熱性（例えば、不活性雰囲気で２４００℃以上での耐熱性）を有する緻密質材料からなり、例えば、ソリッドカーボンからなる。ケーシング２０が緻密質材料からなるので、高精度な加工が可能になる。

ケーシング２０は、例えば、矩形の箱型形状を有し、ケーシング側部２３と、ケーシング側部２３の上方に位置するケーシング上部２４と、ケーシング側部２３の下方に位置するケーシング底部２５と、ケーシング底部２５を支持する第２脚２９とを有する。ケーシング上部２４は、ケーシング側部２３のケーシング開口２２（図２に図示）を覆うようにケーシング側部２３の上端の上に載置される。ケーシング底部２５は、容器１０の第１脚５を支持する。

ケーシング側部２３の内側側面２６は、少なくとも１つの仕切り５０を有する。仕切り５０は、ケーシング２０と同様に、高温耐熱性（例えば、不活性雰囲気で２４００℃以上での耐熱性）を有する緻密質材料からなり、例えば、ソリッドカーボンからなる。仕切り５０は、ケーシング側部２３の内側側面２６から横方向に（例えば、ほぼ水平方向に）延在して、容器１０とケーシング２０との間で形成される加熱ゾーン９０を上下方向に仕切る。

図１に示す対流抑制炉１では、仕切り５０として、上仕切り５１および下仕切り５２が配設される。上仕切り５１は、上加熱ゾーン（第１加熱ゾーン）９１と中間加熱ゾーン（第２加熱ゾーン）９２とに仕切る。下仕切り５２は、中間加熱ゾーン（第１加熱ゾーン）９２と下加熱ゾーン（第２加熱ゾーン）９３とに仕切る。上仕切り５１および下仕切り５２は、容器１０の外側側面１７およびケーシング２０の内側側面２６のそれぞれに近接するように（言い換えると、密着しながら当接するように）構成される。これにより、加熱ゾーン９０における広範な対流６が、仕切り５０によって妨げられるので、対流６の影響を抑制して、加熱ゾーン９０において上部温度を下部温度よりも低くできる。

ケーシング２０は、断熱ハウジング３０によって覆われる。言い換えると、断熱ハウジング３０の内部には、ケーシング２０が配設されて、断熱ゾーン９５が、ケーシング２０と断熱ハウジング３０との間に形成される。断熱ハウジング３０は、高温耐熱性（例えば、不活性雰囲気で２４００℃以上での耐熱性）および断熱性を有する多孔質材料からなり、例えば、グラファイトの成形断熱材からなる。

断熱ハウジング３０は、例えば、矩形状の箱型形状を有し、ハウジング側部３３と、ハウジング側部３３の上方に位置するハウジング上部３４と、ハウジング側部３３の下方に位置するハウジング底部３５とを有する。ハウジング上部３４は、ハウジング側部３３の容器開口を覆うようにハウジング側部３３の上端の上に載置される。ハウジング底部３５は、ケーシング２０の第２脚２９を支持する。

ハウジング側部３３の内側側面３９は、少なくとも１つの（例えば、２つの）断熱仕切り６０を有する。断熱仕切り６０は、断熱ハウジング３０と同様に、高温耐熱性（例えば、不活性雰囲気で２４００℃以上での耐熱性）および断熱性を有する多孔質材料からなり、例えば、グラファイトの成形断熱材からなる。断熱仕切り６０は、ハウジング側部３３の内側側面３９から横方向に（例えば、ほぼ水平方向に）延在して、ケーシング２０と断熱ハウジング３０との間で形成される断熱ゾーン９５を上下方向に仕切る。

図１に示す対流抑制炉１では、断熱仕切り６０として、上断熱仕切り６１と下断熱仕切り６２とが配設される。上断熱仕切り６１は、上断熱ゾーン（第１断熱ゾーン）９６と中間断熱ゾーン（第２断熱ゾーン）９７とに仕切る。下断熱仕切り６２は、中間断熱ゾーン（第１断熱ゾーン）９７と下断熱ゾーン（第２断熱ゾーン）９８とに仕切る。上断熱仕切り６１および下断熱仕切り６２は、ケーシング２０の外側側面２７および断熱ハウジング３０の内側側面３９のそれぞれに近接するように構成される（すなわち、前述のように、密着しながら当接する状態も含む。）。これにより、断熱ゾーン９５における広範な対流６が、断熱仕切り６０によって妨げられるので、対流６の影響を抑制して、断熱ゾーン９５において上部温度を下部温度よりも低くできる。

加熱手段７０として、上断熱ゾーン（第１断熱ゾーン）９６には上ヒータ（第１加熱部）７１が配設され、中間断熱ゾーン（第２断熱ゾーン）９７には中間ヒータ（第２加熱部、第１加熱部）７２が配設され、下断熱ゾーン（第２断熱ゾーン）９８には下ヒータ（第２加熱部）７３および底ヒータ７４が配設される。上ヒータ７１と中間ヒータ７２と下ヒータ７３と底ヒータ７４とは、抵抗加熱体であり、例えば、高温耐熱性に優れた黒鉛などのカーボン系材料からなるプレート型のヒータである。

断熱ハウジング３０は、ボックス形状を有する鋼製の炉殻４０によって気密状態で覆われる。炉殻４０には、図示しない真空排気管およびガス供給配管が接続される。

対流抑制炉１は、いずれも図示しない、ガス供給装置と真空排気装置と複数の放射温度計と制御部とを備える。ガス供給装置は、炉殻４０の内部雰囲気に不活性ガスを供給する。真空排気装置は、炉殻４０の内部雰囲気を真空排気する。複数の放射温度計は、容器１０の複数箇所の温度を計測する。制御部は、容器１０の測温結果に基づいて、上加熱ゾーン９１と中間加熱ゾーン９２と下加熱ゾーン９３の各温度を制御する。

真空排気装置を用いて、真空排気管を通じて炉殻４０の内部雰囲気が真空排気され、ガス供給配管を通じて炉殻４０の内部雰囲気が不活性ガス（例えば、アルゴンガス）に置換される。

ケーシング２０および断熱ハウジング３０を連通するように、小径の測温穴（図示せず）がケーシング２０および断熱ハウジング３０に複数個設けられる。例えば、容器側部１３での上部、中間部および下部と、蓋体１２と、容器底部１５とにおける各温度は、各測温穴を通じて、放射温度計によって測定される。そして、制御部は、測温結果に基づいて、加熱手段７０のヒータ出力を制御して、上加熱ゾーン（第１加熱ゾーン）９１の温度と中間加熱ゾーン（第２加熱ゾーン、第１加熱ゾーン）９２の温度と下加熱ゾーン（第２加熱ゾーン）９３の温度とを、それぞれ別個独立に制御する。これにより、上加熱ゾーン（第１加熱ゾーン）９１の温度と中間加熱ゾーン（第２加熱ゾーン、第１加熱ゾーン）９２の温度と下加熱ゾーン（第２加熱ゾーン）９３の温度とのそれぞれを高精度に制御できる。なお、測温穴には透明の耐熱性ガラス（図示せず）が取り付けられ、熱漏れすることなく、放射温度計による温度測定を可能にしている。

次に、対流抑制炉１の使用形態を説明する。例示として、昇華再結晶法によってセラミック材料（例えば、炭化ケイ素）の単結晶バルクを製造する方法を説明する。

所定量の原料７を容器本体１１に収容（充填）し、蓋体１２の内側下面に凝縮部８を設置して、蓋体１２を容器本体１１の上に載置する。凝縮部８は、原料７と同じ材料からなる種結晶である。

上仕切り５１および下仕切り５２が容器１０の外側側面１７とケーシング２０の内側側面２６とに近接するように、容器１０はケーシング２０の内部に配設される。そして、上断熱仕切り６１および下断熱仕切り６２がケーシング２０の外側側面２７と断熱ハウジング３０の内側側面３９とに近接するように、ケーシング２０は、断熱ハウジング３０の内部に配設される。原料７を対流抑制炉１にセッティングする場合、原料７を容器１０に入れた後、内側から外側に向けて順に、容器１０、ケーシング２０、断熱ハウジング３０および炉殻４０を入れ子状に配設する構成や、蓋体１２、ケーシング上部２４，ハウジング上部３４および炉殻上部４１を上下方向に着脱自在にする構成にすることができる。

上ヒータ７１と中間ヒータ７２と下ヒータ７３と底ヒータ７４とに電流を流す抵抗加熱によって、容器１０の温度を昇華温度付近の所定温度まで加熱する。原料７を収容する容器下部と凝縮部８を備える容器上部とにおいて上方低温・下方高温の雰囲気が形成されるように加熱する。例えば、第３加熱ゾーン９３の温度が昇華温度（原料７が炭化ケイ素である場合、２３４０℃）以上であり、第１加熱ゾーン９１の温度が第３加熱ゾーン９３の温度よりも９０℃低くなるように制御される。これにより、第１加熱ゾーン９１の温度が第３加熱ゾーン９３の温度よりも低いという上方低温・下方高温の雰囲気を形成できる。

上方低温・下方高温の雰囲気により、高温側の原料７から昇華ガス９が発生し、昇華ガス９が低温側の凝縮部８の近傍に拡散して輸送される。そして、昇華ガス９は、上方低温・下方高温の雰囲気によって過飽和状態となるので、凝縮部８の上に凝縮する。このような過程が継続することにより、凝縮部８の上に原料７の単結晶が成長する。

このような熱処理工程において、加熱ゾーン９０を上仕切り５１で上加熱ゾーン９１と中間加熱ゾーン９２とに仕切ることによって、中間加熱ゾーン９２で発生した対流６が、上加熱ゾーン９１に流入することを防止できる。加熱ゾーン９０を下仕切り５２で中間加熱ゾーン９２と下加熱ゾーン９３とに仕切ることによって、下加熱ゾーン９３で発生した対流６が、中間加熱ゾーン９２に流入することを防止できる。したがって、加熱ゾーン９０における広範な対流６が、上仕切り５１および下仕切り５２によって妨げられるので、対流６の影響を抑制して、加熱ゾーン９０（すなわち、容器１０）において上部温度を下部温度よりも低くできる。

また、断熱ゾーン９５を上断熱仕切り６１で上断熱ゾーン９６と中間断熱ゾーン９７とに仕切ることによって、中間断熱ゾーン９７で発生した対流６が、上断熱ゾーン９６に流入することを防止できる。断熱ゾーン９５を下断熱仕切り６２で中間断熱ゾーン９７と下断熱ゾーン９８とに仕切ることによって、下断熱ゾーン９８で発生した対流６が、中間断熱ゾーン９７に流入することを防止できる。したがって、断熱ゾーン９５における広範な対流６が、上断熱仕切り６１および下断熱仕切り６２によって妨げられるので、対流６の影響を抑制して、断熱ゾーン９５（すなわち、ケーシング２０）において上部温度を下部温度よりも低くできる。このように、加熱ゾーン９０における対流６を防止するだけでなく、加熱ゾーン９０の外側に位置する断熱ゾーン９５における対流６を防止するという二重の対流防止構造を備えることで、対流抑制炉１における対流防止効果をより高めることができる。

〔第２実施形態〕
図２を参照しながら、第２実施形態に係る対流抑制炉１を説明する。図２は、第２実施形態に係る対流抑制炉１を模式的に説明する断面図である。

第２実施形態に係る対流抑制炉１では、断熱ハウジング３０が放熱構造３１を備えることを特徴とする。

図２に示すように、断熱ハウジング３０の上部には、放熱構造３１が設けられる。放熱構造３１は、放熱壁部３６と駆動手段８０とを備える。

放熱壁部３６は、ボックス形状で突出しており、突出側壁部３７と突出上壁部３８とを有する。突出側壁部３７は、断熱ハウジング３０のハウジング上部３４の内側端から上方に延在して、ケーシング２０を覆うハウジング側部３３やハウジング上部３４やハウジング底部３５よりも肉厚が薄いように構成される。突出上壁部３８は、突出側壁部３７の上部から横方向に延在して、ハウジング側部３３やハウジング上部３４やハウジング底部３５よりも肉厚が薄くて突出側壁部３７とほぼ同じ厚みを有するように構成される。肉厚が薄い放熱壁部３６（突出側壁部３７および突出上壁部３８）は、放熱部として働く。

断熱上壁部８３および上蓋部２８は、放熱壁部３６の内部に配設されて、駆動手段８０によって上下方向に移動可能であるように構成される。炉殻４０の上部には、駆動手段８０が配設される。駆動手段８０は、シリンダ８１およびピストンロッド８２を有する。ピストンロッド８２の下端には、断熱上壁部８３が取り付けられる。

断熱上壁部８３は、例えば、断熱ハウジング３０と同じ材質からなり、断熱ハウジング３０のハウジング上部３４とほぼ同じ肉厚を有する。断熱上壁部８３は、ケーシング２０のケーシング上部２４の上に載置可能であるように寸法構成される。

断熱上壁部８３の下面には、上蓋部２８が取り付けられる。上蓋部２８は、例えば、ケーシング２０と同じ材質からなり、ケーシング２０のケーシング上部２４とほぼ同じ肉厚を有し、ケーシング上部２４に形成されるケーシング開口２２を閉じるように寸法構成される。

シリンダ８１によって、断熱上壁部８３および上蓋部２８を上下方向に移動させることができる。断熱上壁部８３および上蓋部２８が下方の閉位置に位置する場合、上蓋部２８がケーシング２０のケーシング開口２２を閉じるとともに断熱上壁部８３がケーシング上部２４の上に載置される。閉位置では、対流６が放熱壁部３６の内部に漏れ出ることを防止して、上加熱ゾーン９１の温度が必要以上に低下することを防止できる。

断熱上壁部８３および上蓋部２８が上方の開位置に位置する場合、上蓋部２８がケーシング２０のケーシング開口２２を開くとともに、断熱上壁部８３がケーシング上部２４から離れる。開位置では、対流６が放熱壁部３６の内部に漏れ出て、肉厚が薄い放熱壁部３６を通じて対流抑制炉１の外に放熱されることにより、上加熱ゾーン９１の温度をより低下させることができる。なお、断熱上壁部８３および上蓋部２８が上方に移動する移動高さを調整して、ケーシング２０のケーシング開口２２での開き度合いを調整することによって、上加熱ゾーン９１における温度低下度合いを調整できる。

〔第３実施形態〕
図３を参照しながら、第３実施形態に係る対流抑制炉１を説明する。図３は、第３実施形態に係る対流抑制炉１を模式的に説明する断面図である。

第１実施形態および第２実施形態では、加熱ゾーン９０および断熱ゾーン９５において二重の対流防止構造を備えるが、第３実施形態に係る対流抑制炉１は、この発明を実現するために必要最低限となる構成を示し、一つの仕切り５０が容器１０とケーシング２０との間に配設されることを特徴とする。

第３実施形態に係る対流抑制炉１では、一つの仕切り５０を容器１０の上下方向のほぼ中央に配設して、加熱ゾーン９０を仕切り５０で上加熱ゾーン（第１加熱ゾーン）９１と下加熱ゾーン（第２加熱ゾーン）９３とに仕切っている。仕切り５０は、容器１０の外側側面１７とケーシング２０の内側側面２６とに近接するように構成される。

上ヒータ７１と下ヒータ７３とに電流を流す抵抗加熱によって、容器１０の温度を昇華温度付近の所定温度まで加熱すると、加熱ゾーン９０において対流６が発生する。しかしながら、加熱ゾーン９０を仕切り５０で上加熱ゾーン９１と下加熱ゾーン９３とに仕切ることによって、下加熱ゾーン９３で発生した対流６が、上加熱ゾーン９１に流入することを防止できる。したがって、加熱ゾーン９０における広範な対流６が、仕切り５０によって妨げられるので、対流６の影響を抑制して、加熱ゾーン９０（すなわち、容器１０）において上部温度を下部温度よりも低くできる。

このように、一つの仕切り５０で加熱ゾーン９０における対流６の影響を抑制することによって、加熱ゾーン９０（すなわち、容器１０）において上部温度を下部温度よりも低くするだけでもよい。これにより、容器１０の内部における上方低温・下方高温の雰囲気を、簡単に且つ低コストで実現できる。
〔第４実施形態〕
図４を参照しながら、第４実施形態に係る対流抑制炉１を説明する。図４は、第４実施形態に係る対流抑制炉１の要部を模式的に説明する断面図である。

第４実施形態に係る対流抑制炉１は、容器１０の外側側面１７と仕切り５０の係合穴５４とが、テーパー形状によって係合することを特徴とする。

第４実施形態に係る対流抑制炉１では、加熱ゾーン９０を仕切り５０で上加熱ゾーン（第１加熱ゾーン）９１と下加熱ゾーン（第２加熱ゾーン）９３とに仕切っている。そして、容器１０の容器側部１３の外側側面１７が上から下に向けて先細のテーパー形状を有するとともに、仕切り５０に形成される係合穴５４の内側側面５５は、上から下に向けて先細のテーパー形状を有する。係合穴５４の内側側面５５は、容器側部１３の外側側面１７とテーパー形状で係合して、容器側部１３が係合穴５４で支持される。上下方向に対する外側側面１７や内側側面５５のテーパー角度は、例えば１度～３０度であり、好ましくは３度～２５度であり、より好ましくは５度～２０度である。

テーパー形状での係合により、容器側部１３の外側側面１７と係合穴５４の内側側面５５との間での密着状態を実現でき、容器側部１３と係合穴５４との間で形成される隙間を閉じやすくなるので、下加熱ゾーン（第２加熱ゾーン）９３における対流６が上加熱ゾーン（第１加熱ゾーン）９１に漏れ出ることを防止して、加熱ゾーン９０（すなわち、容器１０）において上部温度を下部温度よりも低くできる。また、係合穴５４に対する高い加工精度が不要になるので、隙間の閉構造を簡単に且つ低コストで実現できる。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

上記実施の形態の対流抑制炉１では、加熱手段７０として抵抗加熱体を用いた抵抗加熱炉を例示したが、誘導加熱コイルを用いた高周波誘導加熱炉とすることもできる。

上記実施の形態では、原料７として、炭化ケイ素を例示したが、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウムなどの半導体材料の結晶成長にも適用可能である。

上記実施の形態では、容器１０として、黒鉛製のものを例示したが、原料７に応じて、タングステン製のものや炭化タンタル製のものを適宜に用いることができる。

上記実施の形態では、加熱ゾーン９０や断熱ゾーン９５において上部温度を下部温度よりも低くする態様を例示したが、加熱ゾーン９０や断熱ゾーン９５における温度をできるだけ均一にする態様にも適用可能である。

上記実施の形態では、横方向に延在する仕切り５０および断熱仕切り６０が、ほぼ水平方向に延在する態様を例示したが、水平方向に対して鋭角で斜めに延在する態様とすることもできる。

この発明および実施形態をまとめると、次のようになる。

この発明の第１態様に係る、対流抑制炉１は、
原料７を収容する容器１０と、
前記容器１０を覆うケーシング２０と、
横方向に延在して、前記容器１０と前記ケーシング２０との間で形成される加熱ゾーン９０を上下方向に仕切る仕切り５０とを備え、
前記仕切り５０は、前記容器１０の外側側面１７および前記ケーシング２０の内側側面２６のそれぞれに近接するように構成されることを特徴とする。

上記態様によれば、加熱ゾーン９０における広範な対流６が、仕切り５０によって妨げられ、対流６の影響を抑制できるので、上ヒータ７１の温度を下ヒータ」７３の温度よりも低く制御して、加熱ゾーン９０において上部温度を下部温度よりも低くでき、容器１０の内部における上部温度を下部温度よりも低くできる。

また、第２態様に係る対流抑制炉１は、上記第１態様において、
前記ケーシング２０を覆う断熱ハウジング３０と、
横方向に延在して、前記ケーシング２０と前記断熱ハウジング３０との間で形成される断熱ゾーン９５を上下方向に仕切る断熱仕切り６０とをさらに備え、
前記断熱仕切り６０は、前記ケーシング２０の外側側面２７および前記断熱ハウジング３０の内側側面３９のそれぞれに近接する。

上記態様によれば、断熱ゾーン９５における広範な対流６が、断熱仕切り６０によって妨げられるので、対流６の影響を抑制して、断熱ゾーン９５において上部温度を下部温度よりも低くできる。

また、第３態様に係る対流抑制炉１は、上記第１態様または上記第２態様において、
前記加熱ゾーン９０が、前記仕切り５０によって第１加熱ゾーン９１；９２と第２加熱ゾーン９２；９３とに分割され、
前記第１加熱ゾーン９１；９２の温度と前記第２加熱ゾーン９２；９３の温度とが別個独立に制御される。

上記態様によれば、第１加熱ゾーン９１；９２および第２加熱ゾーン９２；９３の各温度を高精度に制御できる。

また、第４態様に係る対流抑制炉１は、上記第３態様において、
前記第１加熱ゾーン９１；９２は、前記第２加熱ゾーン９２；９３よりも上方に位置して、
前記第１加熱ゾーン９１；９２の温度が前記第２加熱ゾーン９２；９３の温度よりも低くなるように制御される。

上記態様によれば、第１加熱ゾーン９１；９２の温度が第２加熱ゾーン９２；９３の温度よりも所定温度で低くなり、容器１０の内部において上方低温・下方高温の雰囲気を形成できる。

また、第５態様に係る対流抑制炉１は、上記第２態様において、
前記ケーシング２０は、その上部において、開閉可能な上蓋部２８を有し、
前記断熱ハウジング３０は、前記上蓋部２８を上下方向に移動させることを可能にするための放熱壁部３６を有し、
前記放熱壁部３６での肉厚は、前記ケーシング２０を覆う部分での肉厚よりも薄い。

上記態様によれば、肉厚が薄い放熱壁部３６を通じて放熱されることにより、第１加熱ゾーン９１の温度をより低下させることができる。

また、第６態様に係る対流抑制炉１は、上記第１態様から上記第５態様のいずれか１つにおいて、
前記容器１０の前記外側側面１７は、上から下に向けて先細のテーパー形状を有し、
前記仕切り５０は、上から下に向けて先細のテーパー形状を有する係合穴５４を備え、
前記容器１０の前記外側側面１７と前記仕切り５０の前記係合穴５４とが係合する。

上記態様によれば、容器１０の外側側面１７と係合穴５４との間での密着性が向上して、容器側部１３と係合穴５４との間での隙間を閉じやすくなるので、第２加熱ゾーン９３における対流６が第１加熱ゾーン９１に漏れ出ることを防止して、容器１０における上部温度を下部温度よりも低くできる。また、係合穴５４に対する高い加工精度が不要になるので、隙間の閉構造を簡単に且つ低コストで実現できる。

１…対流抑制炉
５…第１脚
６…対流
７…原料
８…凝縮部
９…昇華ガス
１０…容器
１１…容器本体
１２…蓋体
１３…容器側部
１５…容器底部
１７…外側側面
２０…ケーシング
２２…ケーシング開口
２３…ケーシング側部
２４…ケーシング上部
２５…ケーシング底部
２６…内側側面
２７…外側側面
２８…上蓋部
２９…第２脚
３０…断熱ハウジング
３１…放熱構造
３３…ハウジング側部
３４…ハウジング上部
３５…ハウジング底部
３６…放熱壁部
３７…突出側壁部
３８…突出上壁部
３９…内側側面
４０…炉殻
４１…炉殻上部
５０…仕切り
５１…上仕切り
５２…下仕切り
５４…係合穴
５５…内側側面
６０…断熱仕切り
６１…上断熱仕切り
６２…下断熱仕切り
７０…加熱手段
７１…上ヒータ（第１加熱部）
７２…中間ヒータ（第２加熱部、第１加熱部）
７３…下ヒータ（第２加熱部）
７４…底ヒータ
８０…駆動手段
８１…シリンダ
８２…ピストンロッド
８３…断熱上壁部
９０…加熱ゾーン
９１…上加熱ゾーン（第１加熱ゾーン）
９２…中間加熱ゾーン（第２加熱ゾーン、第１加熱ゾーン）
９３…下加熱ゾーン（第２加熱ゾーン）
９５…断熱ゾーン
９６…上断熱ゾーン（第１断熱ゾーン）
９７…中間断熱ゾーン（第２断熱ゾーン、第１断熱ゾーン）
９８…下断熱ゾーン（第２断熱ゾーン）

Claims (5)

1. 原料を収容する容器と、
   前記容器を覆うケーシングと、
   横方向に延在して、前記容器と前記ケーシングとの間で形成される加熱ゾーンを上下方向に仕切る仕切りとを備え、
   前記仕切りは、前記容器の外側側面および前記ケーシングの内側側面のそれぞれに近接し、
   前記ケーシングを覆う断熱ハウジングと、
   横方向に延在して、前記ケーシングと前記断熱ハウジングとの間で形成される断熱ゾーンを上下方向に仕切る断熱仕切りとをさらに備え、
   前記断熱仕切りは、前記ケーシングの外側側面および前記断熱ハウジングの内側側面のそれぞれに近接するように構成されることを特徴とする、対流抑制炉。
2. 前記加熱ゾーンが、前記仕切りによって第１加熱ゾーンと第２加熱ゾーンとに分割され、
   前記第１加熱ゾーンの温度と前記第２加熱ゾーンの温度とが別個独立に制御されることを特徴とする、請求項１に記載の対流抑制炉。
3. 前記第１加熱ゾーンは、前記第２加熱ゾーンよりも上方に位置して、
   前記第１加熱ゾーンの温度が前記第２加熱ゾーンの温度よりも低くなるように制御されることを特徴とする、請求項２に記載の対流抑制炉。
4. 前記ケーシングは、その上部において、開閉可能な上蓋部を有し、
   前記断熱ハウジングは、前記上蓋部を上下方向に移動させることを可能にするための放熱壁部を有し、
   前記放熱壁部での肉厚は、前記ケーシングを覆う部分での肉厚よりも薄いことを特徴とする、請求項１に記載の対流抑制炉。
5. 前記容器の前記外側側面は、上から下に向けて先細のテーパー形状を有し、
   前記仕切りは、上から下に向けて先細のテーパー形状を有する係合穴を備え、
   前記容器の前記外側側面と前記仕切りの前記係合穴とが係合することを特徴とする、請求項１に記載の対流抑制炉。

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