JPH06191824A - 石英粉の廻転加熱方法 - Google Patents

石英粉の廻転加熱方法

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JPH06191824A
JPH06191824A JP34471092A JP34471092A JPH06191824A JP H06191824 A JPH06191824 A JP H06191824A JP 34471092 A JP34471092 A JP 34471092A JP 34471092 A JP34471092 A JP 34471092A JP H06191824 A JPH06191824 A JP H06191824A
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JP
Japan
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quartz glass
cylindrical
glass tube
quartz
cylindrical body
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Application number
JP34471092A
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English (en)
Inventor
Daizo Kunii
大藏 國井
Minoru Tamura
稔 田村
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Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高純度の石英粉粒を高純度の石英ガラス管内
に転動させながら高温度で高能率・高効率の熱処理を行
ない、高品質の製品を確保できる廻転加熱方法を提供す
ることを目的とする。 【構成】 炭化珪素製の筒状体3の内部に筒状の石英ガ
ラス管2を収め、金属板の外皮1と耐熱性・断熱性の材
料5によって構成する筒状の廻転炉体を配置して該炭化
珪素製の筒状体を固定し、金属板の外皮1に駆動力を与
えることにより上記構成体の全体を水平な中心軸もしく
は水平に対して傾斜する中心軸のまわりに廻転し、炭化
珪素の筒状体3を加熱し、これに内接する石英ガラス製
の筒状体2の内部で転動する石英粉粒を高温度に加熱す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高純度の石英粉粒を高
温度に加熱して半導体の基板として必要な中間製品を製
造するにあたり、原料の処理條件に最適な温度・雰囲気
・滞留時間を的確に与えることにより高品位の製品を長
時間安定して得るための廻転型加熱方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板原料としての石英粉粒は極め
て高純度であることが要求されるので、これを加熱処理
するためには高純度石英ガラス製のルツボに入れ、静止
層の状態で電気炉に装入し、回分型の加熱を行なってい
る。さらに、加熱処理を連続化するために、たとえば、
直立する円筒状石英ガラスの中に石英粉を充填し、石英
ガラス管の周囲から電力によって加熱しながら、管の底
部から実質的に連続的に製品を取り出す方法が提案され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法は、目的たる加熱を安全かつ連続的に、しかも熱エ
ネルギーを浪費することなく、遂行するにあたり、次の
ような問題点がある。まず、石英粉をルツボ内に充填
し、これを台車に乗せて電気炉に装入して加熱する回分
式の加熱においては、石英粉層の有効熱伝導度の値が小
さいために、層の中心の温度が所定の温度になるまでに
長時間が必要となる。この時間を短縮しようとして電力
の入熱を増す場合には、ルツボの温度が高くなり軟化点
に達して変形をはじめことになる。この方法において
は、一定の長時間加熱したのちに、ルツボは台車ととも
に電気炉の外へ引き出され、空気によって冷却される
が、この際台車も同時に冷却されることになる。すなわ
ち石英粉だけでなく、ルツボおよび台車の加熱に莫大な
電力を浪費していることになり、しかも、冷却には極め
て長時間が必要となる。
【0004】また、直立する円筒状石英ガラス管内に、
石英粉を充填し、石英ガラス管の周囲から電力によって
加熱し、管の底部から実質的に連続的に製品を取り出
し、等量の低温石英粉を石英ガラス管の上部から補給す
る方法は、連続操作ができるので、電力の浪費を防ぐこ
とができる。しかしながら、石英粉層の有効熱伝導度の
値が小さいので、石英ガラス管の外表面に与えられた熱
エネルギーが石英粉層の中心軸附近に伝達されるまでに
時間がかかるので、石英粉層の沈下速度は極めて小さく
なければならない。この場合、高温の石英ガラス管の内
表面において石英粉が付着し、固結部分が徐々に成長し
て石英粉層の円滑な沈下を阻害するに至る。
【0005】すなわち石英粉層内および石英ガラス内表
面の熱エネルギー伝達速度によって加熱速度が支配さ
れ、処理量に比べて大きな体積を必要とするだけではな
く、粉付着のために、あまり高い温度での加熱処理がで
きない。本発明は、かかる従来技術がかかえていた問題
を解決し、高純度石英粉粒の加熱処理に対して最適な温
度・雰囲気・滞留時間を的確に与え、安全・安定で高能
率・高効率な連続操業ができ、しかも建設費が廉価で高
品位の製品をうる廻転型加熱方法ほ提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は次の方法によって達成される。すなわち、本発明の
要旨は炭化珪素製の筒状体の内部に、その内径よりも小
さい外径を有する筒状の石英ガラス管を収め、炭化珪素
製の筒状体の外側に耐熱性および/もしくは耐熱性の材
料と金属板の外皮によって構成される筒状体を配置して
該炭化珪素製筒状体を固定し、金属板の外皮に駆動力を
与えることにより、上記構成体の全体を中心軸のまわり
に廻転し、上記炭化珪素製の筒状体を加熱することによ
り、これに内接する筒状の石英ガラス管内で転動する石
英粉粒を加熱することを特徴とする石英粉の廻転加熱方
法にある。以下、本発明を詳細に説明する。
【0007】
【作用】本発明にあっては加熱されるべき高純度石英粉
粒は筒状の石英ガラス管の一方の端から供給される。石
英粉粒は筒状石英ガラス管の廻転によって転動し、供給
端から容易に他端の方向に移動する。石英粉を内蔵する
筒状石英ガラスはその外径よりも僅かに大きな内径を有
する炭化珪素筒状体の中に収められているので、石英ガ
ラス管には、廻転に伴う圧縮・曲げ・捩りなどの外力は
加わることがないので、破壊する心配が無い。
【0008】また、転動する石英粉粒を石英ガラス管内
表面間の熱伝達係数は、静止する石英粉層とルツボ内表
面、および低速で沈下する石英粉層を直立石英ガラス円
筒内表面間の熱伝達係数にくらべて桁ちがいに大きい。
したがって廻転する筒状石英ガラス管内表面の温度は、
転動する石英粉の温度よりも僅かに高い程度であり、し
かも石英粉の転動が激しいので、石英ガラス管内表面の
付着が無くてすむことになる。
【0009】従来の方法において、さらに高品位の製品
を得ようとして温度を上げる場合、ルツボおよび直立す
る円筒状石英ガラスが軟化点に達し、重力によって変形
してしまうので操作することが困難である。本発明にあ
っては高温時には中心軸のまわりに廻転しているので、
石英ガラスの軟化点に達しても筒状体の形は変らない。
これは溶融ガラスでフラスコを作る場合、吹込管のまわ
りにグルグル廻しながら形を保つことと同じ理由であ
る。
【0010】本発明にあっては、廻転の駆動は低温の外
側の金属板製構造体が受け持つので、高温度になるすべ
ての部分は廻転による外力がかからない。すなわち高温
下で脆弱になり、或いは軟化する製造材料に対して安全
な操作條件を与えることができる。以下、添付図面にも
とづき本発明に詳細に説明する。
【0011】<第一実施例>図1は本発明を実施する装
置の例の中心軸を含む垂直断面図である。図1において
1は水平な、あるいは水平面に対して傾斜する中心軸線
である。石英ガラス製の筒状体2はその外径よりも僅か
に大きい内径を有する炭化珪素製筒状体3の中に収めら
れ、炭化珪素製筒状体3は外側に配置された抵抗発熱体
4によって加熱される。それらの全体は耐熱性および/
もしくは耐熱性(耐熱性・断熱性)の材料5を配し、金
属製の外板6によって構成される廻転炉体内に収めら
れ、それらの一端を廻転炉体に固定される。
【0012】抵抗発熱体4に対する電力は廻転炉体に設
置された円筒状の集電端7,8および、これらに摺動す
る集電ブラシ9,10を通じて与えられる。図1の集電
端および集電ブラシは公知のものでよく、その方法・型
式は任意である。原料である石英粉は図1の送入口11
から石英ガラス製の筒状体2の中を廻転に伴って転動し
ながら筒状体2の中を中央部12に向って進み、対抗発
熱体4によって加熱されて高温になった炭化珪素製筒状
体3から石英ガラス製筒状体2に伝達される熱エネルギ
ーによって高温度に加熱される。
【0013】回分型の加熱操作を実施する場合には、原
料である石英粉を送入口11から石英ガラス製筒状体2
の中に装入したあとに該筒状体2の他端にある排出口1
3を閉じ、必要時間加熱したあとに、本装置全体を水平
面に対して大きく傾斜することにより製品を排出するこ
とができる。連続操作を行なう場合は、送入口11から
原料の石英粉を実質的に連続的に送入し、石英ガラス製
筒状体2の内部で必要な滞留時間をもって加熱されたの
ちに、筒状体2の排出口13から実質的に連続的に製品
を排出する。
【0014】本装置における加熱操作において、筒状体
2内の雰囲気を最適に保つために、例えば排出口13か
ら調整用の気体を送入することができる。図2は図1に
示す装置のX−X′の位置における横断面図である。石
英ガラス製の筒状体2は炭化珪素製筒状体3の中に収め
られ、高温下においても密着しない程度の隙間を保って
いる。抵抗発熱体4は公知のものでよく、その形状、配
置、数は任意である。5は耐熱・断熱性の材料であり、
金属板6とともに廻転炉体を構成し、その内部に炭化珪
素製筒状体3および抵抗発熱体を固定する。
【0015】14は廻転体受けであり、両側および前後
の計4個設置することによって廻転炉体の廻転を円滑に
行なわせる。図示はしていないが、廻転炉体の廻転駆動
は例えばセメント焼成廻転炉に使用されているような公
知の方法でよい。抵抗発熱体4は必ずしも図2のような
配置に限らず、例えば図3に示されるように炭化珪素製
の筒状体3のまわりにまきつける型式のものであっても
よい。必要があれば筒状体3と抵抗発熱体の間に耐熱性
・電気絶縁性の材料の層15を作ることができる。
【0016】<第二実施例>炭化珪素製の筒状体3の電
力による加熱は必ずしも図1,図2,図3のように別個
の抵抗発熱体を用いる場合に限らず、図4の中心軸を含
む縦断面図に示されているように、炭化珪素製の筒状体
それ自身を抵抗発熱体とすることもできる。図5は図4
のX−X′の位置における横断面図である。
【0017】<第三実施例>図1および図4に示される
石英ガラス筒状体2に送入される石英粉は、回分操作の
場合は全粒子が同じ滞留時間で排出されるから、製品の
品質は各粒子に対して殆ど変らず、均質な製品を得るこ
とができる。しかし図1および図4の装置を用いて連続
操作を行なう場合、粒子の滞留時間分布が問題となる。
【0018】すなわち、図1を例にとれば、排出口13
から実質的に定常的に排出する連続操作においては送入
口11から実質的連続的に送入された石英粉は転動に伴
って加熱されながら石英ガラス製筒状体2の中央部12
を経て排出口13の方向に移動して排出されるが、転動
時における石英粉の上すべり現象などにより各石英粒子
の石英ガラス製筒状体内の滞留時間は均一ではなく、分
布をもった滞留時間特性をもっている。特に平均滞留時
間にくらべて短い滞留時間を持つ粒子であると、製品の
品質に悪影響が出ることがあるので好ましくない。図6
は石英ガラス製筒状体内での石英粒の滞留時間分布を、
できるだけ理想的なピストン流れに近づけて、実質的に
回分式の場合を同一の品質の製品を得るために構成され
た石英ガラス製筒状体の、中心軸を含む垂直断面図であ
る。図6において16は石英粉の流れを制御するための
石英ガラス製の堰板であり、同じく石英ガラス管製のス
ペーサー17によって石英ガラス製筒状体2の中に収め
られている。図7のA,Bは図6の装置のX−X′、Y
−Y′の位置における中心軸に垂直な断面図である。ま
た図6における部品18は石英ガラス製の筒状体2の一
端において送入口11を形成するためのものであり、部
品16,17の装入を可能にするものであればよい。
【0019】連続操作を行なう場合、石英粉の滞留時間
特性をピストン流れに近づけるための装置は必ずしも図
6,図7のものに限らず、図8に示すように石英ガラス
製筒状体2の中に石英ガラス製の棒状体19を装入し、
石英ガラス製の板20によって軸方向にわたって筒状体
内の空間を複数個に分けるものであればよい。図9は
A,B,Cは図8における筒状体2のX−X′,Y−
Y′,Z−Z′断面図である。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明においては装置内表
面において粒子の付着や固結を発生することなく、石英
粉粒を高温度に加熱し、高品質の製品を得ることができ
る。高温度にさらされる材料には外力が加わらないの
で、破壊・変形のおそれがなく安全・安定な操業が出来
る。石英ガラスの軟化点に近い温度まで加熱することが
できる。
【0021】石英粒子の滞留時間特性をピストン流れに
近づけることができるので、定常連続操作においても、
回分操作時と同じ程度の高品質製品を高能率で得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例装置の、中心軸を含む垂直
断面図である。
【図2】図1装置の中心軸に垂直な断面図である。
【図3】図1装置における抵抗発熱体が異る場合の、中
心軸に垂直な断面図である。
【図4】本発明の第二実施例装置の、中心軸を含む垂直
断面図である。
【図5】図4装置の中心軸に垂直な断面図である。
【図6】本発明の第三実施例装置の、中心軸を含む垂直
断面図である。
【図7】図7装置の中心軸に垂直な断面図である。
【図8】本発明の第三実施例装置において、石英ガラス
製筒状体の中に他の構成体を装入した例である。
【図9】図8装置の中心軸に垂直な断面図である。
【符号の説明】
1 中心軸線 2 石英ガラス製筒状体 3 炭化珪素製筒状体 4 抵抗発熱体 5 耐熱性・断熱性材料 6 金属板外皮 7,8 集電端 9,10 集電ブラシ 11 原料送入口 12 石英ガラス製筒状体中央部 13 製品排出口 14 廻転受け 15 電気絶縁層 16 堰板 17 スペーサー 18 送入口のための部品 19 石英ガラス棒 20 石英ガラス板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化珪素製の筒状体の内部に、その内径
    より小さい外径を有する筒状の石英ガラス管を収め、炭
    化珪素製の筒状体の外側に耐熱性および/もしくは断熱
    性の材料と金属板の外皮によって構成される筒状体を配
    置して該炭化珪素製の筒状体を固定し、金属板の外皮に
    駆動力を与えることにより、上記構成体の全体を中心軸
    のまわりに廻転し、炭化珪素製の筒状体を加熱すること
    により、これに内接する石英ガラス製の筒状体の内部で
    転動する石英粉粒を加熱することを特徴とする石英粉の
    廻転加熱方法。
  2. 【請求項2】 筒状の石英ガラス管を収める炭化珪素製
    筒状体に直接に電力を印加することにより筒状の石英ガ
    ラス管内で転動する石英粉粒を加熱することを特徴とす
    る請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 筒状の石英ガラス管の内部に、その内径
    よりも僅かに小さな外径を有する堰板を装入して、筒状
    の石英ガラス管の内部空間を複数個に分割し、筒状の石
    英ガラス管の一端から実質的に連続的に送入される原料
    粉粒が、その他端から実質的に連続的に排出されるよう
    にした請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 筒状の石英ガラス管の内部に、石英ガラ
    ス製の棒状体と石英ガラス板によって構成される部品を
    装入し、筒状の石英ガラス管の一端から実質的に連続的
    に送入される原料粉粒が、その他端から実質的に連続的
    に排出されるようにした請求項1記載の方法。
JP34471092A 1992-12-24 1992-12-24 石英粉の廻転加熱方法 Pending JPH06191824A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996033950A1 (fr) * 1995-04-28 1996-10-31 Mitsubishi Chemical Corporation Procedes pour produire de la poudre de quartz synthetique et pour produire du verre de quartz forme
JPH08301614A (ja) * 1995-04-28 1996-11-19 Mitsubishi Chem Corp 合成石英粉の製造方法及び石英ガラス成形体の製造方法
JPH08301615A (ja) * 1995-04-28 1996-11-19 Mitsubishi Chem Corp 合成石英粉の製造方法及び石英ガラス成形体の製造方法
JP2006075275A (ja) * 2004-09-08 2006-03-23 Kaneka Medix Corp 医療用チューブおよびシャントシステム
CN117824306A (zh) * 2022-12-08 2024-04-05 连云港富泰新材料科技有限公司 一种自调式工频感应式四石英管动态干燥机

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