JPH06294585A - 縦型急温度勾配型電気炉 - Google Patents
縦型急温度勾配型電気炉Info
- Publication number
- JPH06294585A JPH06294585A JP10511293A JP10511293A JPH06294585A JP H06294585 A JPH06294585 A JP H06294585A JP 10511293 A JP10511293 A JP 10511293A JP 10511293 A JP10511293 A JP 10511293A JP H06294585 A JPH06294585 A JP H06294585A
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- JP
- Japan
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- electric furnace
- temperature
- section
- high temperature
- heating
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ８０℃／cmの如く急激な温度勾配が可能な縦
型電気炉を提供する。 【構成】 縦型電気炉であって内部に炉芯管を有する装
置において、上下に２個以上に分割された発熱体部から
なる加熱部を有すると共に夫々の加熱部が独立に又は一
定の関係で温度制御できるように構成され、更に、電気
炉部が高温部と低温部に分割され、かつ高温部の中の片
端部に高負荷密度加熱部を有しており、高温部と低温部
との間に冷却部が出し入れ可能に設けられていることを
特徴とする縦型急温度勾配型電気炉である。前記電気炉
部が２個以上の上下別々の電気炉部からなり、夫々の電
気炉部間の間隔を可変できる構造にできる。冷却部とし
て空気層又は水冷構造を配置することにより、一層急な
温度勾配にできる。単結晶育成炉及び連続型精製装置等
に適している。
型電気炉を提供する。 【構成】 縦型電気炉であって内部に炉芯管を有する装
置において、上下に２個以上に分割された発熱体部から
なる加熱部を有すると共に夫々の加熱部が独立に又は一
定の関係で温度制御できるように構成され、更に、電気
炉部が高温部と低温部に分割され、かつ高温部の中の片
端部に高負荷密度加熱部を有しており、高温部と低温部
との間に冷却部が出し入れ可能に設けられていることを
特徴とする縦型急温度勾配型電気炉である。前記電気炉
部が２個以上の上下別々の電気炉部からなり、夫々の電
気炉部間の間隔を可変できる構造にできる。冷却部とし
て空気層又は水冷構造を配置することにより、一層急な
温度勾配にできる。単結晶育成炉及び連続型精製装置等
に適している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、縦型急温度勾配型電気
炉に係わり、より詳しくは、複数個の加熱部の設定温度
を急激な温度勾配から任意の温度勾配まで上下方向に作
成できる新規な自由温度勾配型電気炉に関する。特に被
加熱物が物性的理由により、急激な温度勾配中で処理す
る必要がある分野、例えば、単結晶育成炉及び連続型精
製装置等に適している。
炉に係わり、より詳しくは、複数個の加熱部の設定温度
を急激な温度勾配から任意の温度勾配まで上下方向に作
成できる新規な自由温度勾配型電気炉に関する。特に被
加熱物が物性的理由により、急激な温度勾配中で処理す
る必要がある分野、例えば、単結晶育成炉及び連続型精
製装置等に適している。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
電気炉には、電気炉部が２ゾーン以上に分割されたもの
があるが、均一温度部分は長範囲に設計されているもの
の、温度勾配という点では、せいぜい３０℃／cmが限界
であった。
電気炉には、電気炉部が２ゾーン以上に分割されたもの
があるが、均一温度部分は長範囲に設計されているもの
の、温度勾配という点では、せいぜい３０℃／cmが限界
であった。
【０００３】また、温度勾配を得るために、多層炉や光
集光型電気炉があるが、夫々に欠点が存在している。
集光型電気炉があるが、夫々に欠点が存在している。
【０００４】すなわち、多層炉の場合は、発熱体を極力
薄くし、その外側にＺrＯ2等のセラミックを配置し、そ
の外側に冷却体を置き、この加熱素子を多層にした電気
炉を横向きに置いた水平ブリッジマン炉である。しか
し、この方式では、互いの加熱素子が熱干渉してしま
い、温度勾配も最大で４０℃／cmであり、急激な温度勾
配を得ることができなかった。そのために、高粘性を有
する材料を単結晶にする場合、気泡が入り高品質な単結
晶を製造できず、また溶剤法で単結晶を合成する場合
は、溶剤が結晶内部に入り、品質を劣化させる原因にな
っていた。
薄くし、その外側にＺrＯ2等のセラミックを配置し、そ
の外側に冷却体を置き、この加熱素子を多層にした電気
炉を横向きに置いた水平ブリッジマン炉である。しか
し、この方式では、互いの加熱素子が熱干渉してしま
い、温度勾配も最大で４０℃／cmであり、急激な温度勾
配を得ることができなかった。そのために、高粘性を有
する材料を単結晶にする場合、気泡が入り高品質な単結
晶を製造できず、また溶剤法で単結晶を合成する場合
は、溶剤が結晶内部に入り、品質を劣化させる原因にな
っていた。
【０００５】また、光集光型電気炉は、回転楕円体の集
光面で第一焦点にあるランプの熱を第二焦点に集めて加
熱する装置であるが、回転楕円体が大きくなること、そ
して被加熱物の大きさが１５mmφ程度と小さく、限定さ
れた物質だけにしか利用できず、大型化は不可能であっ
た。
光面で第一焦点にあるランプの熱を第二焦点に集めて加
熱する装置であるが、回転楕円体が大きくなること、そ
して被加熱物の大きさが１５mmφ程度と小さく、限定さ
れた物質だけにしか利用できず、大型化は不可能であっ
た。
【０００６】本発明は、これらの従来技術の問題点を解
決し、８０℃／cmの如く急激な温度勾配が可能な縦型電
気炉を提供することを目的としている。
決し、８０℃／cmの如く急激な温度勾配が可能な縦型電
気炉を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために種々検討した結果、急激な温度勾配を得
るためには、電気炉をある程度細分化する必要があるこ
とに着目し、更に細分化の具体的構成について研究を重
ねて、ここに全く新規な縦型急温度勾配型電気炉を見出
したものである。
解決するために種々検討した結果、急激な温度勾配を得
るためには、電気炉をある程度細分化する必要があるこ
とに着目し、更に細分化の具体的構成について研究を重
ねて、ここに全く新規な縦型急温度勾配型電気炉を見出
したものである。
【０００８】すなわち、本発明は、縦型電気炉であって
内部に炉芯管を有する装置において、上下に２個以上に
分割された発熱体部からなる加熱部を有すると共に夫々
の加熱部が独立に又は一定の関係で温度制御できるよう
に構成され、更に、電気炉部が高温部と低温部に分割さ
れ、かつ高温部の中の片端部に高負荷密度加熱部を有し
ており、高温部と低温部との間に冷却部が出し入れ可能
に設けられていることを特徴とする縦型急温度勾配型電
気炉を要旨としている。
内部に炉芯管を有する装置において、上下に２個以上に
分割された発熱体部からなる加熱部を有すると共に夫々
の加熱部が独立に又は一定の関係で温度制御できるよう
に構成され、更に、電気炉部が高温部と低温部に分割さ
れ、かつ高温部の中の片端部に高負荷密度加熱部を有し
ており、高温部と低温部との間に冷却部が出し入れ可能
に設けられていることを特徴とする縦型急温度勾配型電
気炉を要旨としている。
【０００９】
【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【００１０】本発明の縦型電気炉は、発熱体部を上下に
複数個に分割して複数個の加熱部とするほか、電気炉部
を高温部と低温部に分割すると共に、この高温部に高負
荷密度加熱部を設けたことを最も特徴としている。
複数個に分割して複数個の加熱部とするほか、電気炉部
を高温部と低温部に分割すると共に、この高温部に高負
荷密度加熱部を設けたことを最も特徴としている。
【００１１】まず、加熱部は、発熱体を上下に分数個に
分割して配置することにより、複数個の加熱部に構成す
る。複数個の加熱部は、夫々独立に温度制御したり、或
いは夫々が一定の関係で温度制御できる構成にする。
分割して配置することにより、複数個の加熱部に構成す
る。複数個の加熱部は、夫々独立に温度制御したり、或
いは夫々が一定の関係で温度制御できる構成にする。
【００１２】発熱体を上下に複数個に分割して加熱部を
複数個に分割するので、各加熱部の間隔を可変にした
り、或いは加熱部の間に冷却部を設けることができる。
複数個に分割するので、各加熱部の間隔を可変にした
り、或いは加熱部の間に冷却部を設けることができる。
【００１３】更に、このような加熱部の構成とすること
により、電気炉部を高温部と低温部に分割する。しか
し、単に高温部と低温部に分割しただけでは、あまり急
激な温度勾配を得ることは困難である。
により、電気炉部を高温部と低温部に分割する。しか
し、単に高温部と低温部に分割しただけでは、あまり急
激な温度勾配を得ることは困難である。
【００１４】この点、本発明では、高温部の一部(片端
部)に高負荷密度温度部を設けるものである。例えば、
高温部の一部を高温度均一部とし、次いで高負荷密度温
度部とすることにより、従来よりも温度を引上げること
ができる。勿論、高負荷密度温度部以外の高温部を、前
記の如く高温度均一部とする態様のほか、複数個に分割
することもできる。
部)に高負荷密度温度部を設けるものである。例えば、
高温部の一部を高温度均一部とし、次いで高負荷密度温
度部とすることにより、従来よりも温度を引上げること
ができる。勿論、高負荷密度温度部以外の高温部を、前
記の如く高温度均一部とする態様のほか、複数個に分割
することもできる。
【００１５】そして、このように高負荷密度温度部を有
する高温部と、これに低温部を組合せることにより、急
温度勾配が可能となる。すなわち、急温度勾配が必要な
部分に高負荷密度温度部が配置されているので、この高
負荷密度温度部で従来よりも温度が引上げられ、続く低
温部により温度が下げられるので、温度勾配を従来より
も急激な勾配とすることができる。
する高温部と、これに低温部を組合せることにより、急
温度勾配が可能となる。すなわち、急温度勾配が必要な
部分に高負荷密度温度部が配置されているので、この高
負荷密度温度部で従来よりも温度が引上げられ、続く低
温部により温度が下げられるので、温度勾配を従来より
も急激な勾配とすることができる。
【００１６】その際、高温部と低温部との間に冷却部を
設けると、より一層急激な温度勾配とすることが可能と
なる。例えば、電気炉部を３ゾーンに分割し、高温度均
一部、高負荷密度温度部、低温度部で構成し、高負荷密
度温度部と低温度部との間に水冷構造を配置すると、上
下方向で８０℃／cmの温度勾配を容易に得ることができ
る。冷却部として、水冷構造に代えて、空冷層等を設け
て急激に熱を逃がす構造にすることもできる。
設けると、より一層急激な温度勾配とすることが可能と
なる。例えば、電気炉部を３ゾーンに分割し、高温度均
一部、高負荷密度温度部、低温度部で構成し、高負荷密
度温度部と低温度部との間に水冷構造を配置すると、上
下方向で８０℃／cmの温度勾配を容易に得ることができ
る。冷却部として、水冷構造に代えて、空冷層等を設け
て急激に熱を逃がす構造にすることもできる。
【００１７】なお、各高温部との間、又は高温部と低温
部との間、或いは低温部とその他の部分との間を、移動
機構により互いに離間させ、別々の炉体部とすることも
できる。
部との間、或いは低温部とその他の部分との間を、移動
機構により互いに離間させ、別々の炉体部とすることも
できる。
【００１８】上述のような温度勾配が得られるならば、
冷却体の大きさ等を変えたり、冷却体を外すことによ
り、温度勾配や温度分布を自由に使用者が作成すること
ができることは云うまでもない。
冷却体の大きさ等を変えたり、冷却体を外すことによ
り、温度勾配や温度分布を自由に使用者が作成すること
ができることは云うまでもない。
【００１９】次に本発明の実施例を示す。
【００２０】図１は本発明の縦型電気炉の一例を示す全
体図で、図２は縦断面図である。
体図で、図２は縦断面図である。
【００２１】この電気炉は、高温部及び低温部が３ゾー
ンからなり、１台の発熱体Ｈ１(発熱体カンタルＡ−１)
からなる高温度均一部５と、この下にもう１台の発熱体
Ｈ２(発熱体カンタルスーパー)からなる高負荷密度温度
部７が設けられ、ここまでで１台の電気炉を構成してい
る。その下には、水冷構造を有する冷却体(銅製)１０が
配置され、この間隔を変える構造になっている。更に、
その下に１台の発熱体Ｈ３(発熱体カンタルＡ−１)から
なる低温部１２が配置されている。
ンからなり、１台の発熱体Ｈ１(発熱体カンタルＡ−１)
からなる高温度均一部５と、この下にもう１台の発熱体
Ｈ２(発熱体カンタルスーパー)からなる高負荷密度温度
部７が設けられ、ここまでで１台の電気炉を構成してい
る。その下には、水冷構造を有する冷却体(銅製)１０が
配置され、この間隔を変える構造になっている。更に、
その下に１台の発熱体Ｈ３(発熱体カンタルＡ−１)から
なる低温部１２が配置されている。
【００２２】これらの３つの加熱部は、夫々に温度制御
用熱電対(Ｒ種)６、８、１３が配置され、各温度調節器
で設定温度に制御される。
用熱電対(Ｒ種)６、８、１３が配置され、各温度調節器
で設定温度に制御される。
【００２３】なお、図中、１はセラミック製蓋、２は上
部炉体、３は上部アルミナ炉芯管、４はアルミナフィバ
ー断熱材である。９は距離可変式支柱で、高負荷密度温
度部７と冷却体１０の間隔を変えるものである。１１は
下部石英製炉芯管、１４は下部炉体、１５は架台であ
る。
部炉体、３は上部アルミナ炉芯管、４はアルミナフィバ
ー断熱材である。９は距離可変式支柱で、高負荷密度温
度部７と冷却体１０の間隔を変えるものである。１１は
下部石英製炉芯管、１４は下部炉体、１５は架台であ
る。
【００２４】るつぼ保持管１６で支持された石英製るつ
ぼは、内部に測定用熱電対(Ｒ種)１７が設けられ、回転
機構１９により回転可能であり、移動機構２１により移
動可能となっている。これらは、結晶育成用の場合に駆
動部を構成する。１８は下部石英製炉芯管、２０はガス
流量計である。
ぼは、内部に測定用熱電対(Ｒ種)１７が設けられ、回転
機構１９により回転可能であり、移動機構２１により移
動可能となっている。これらは、結晶育成用の場合に駆
動部を構成する。１８は下部石英製炉芯管、２０はガス
流量計である。
【００２５】この電気炉には他に、温度制御器、記録
計、電気接触器、電力調整器、トランス、電流計等が装
備されている。
計、電気接触器、電力調整器、トランス、電流計等が装
備されている。
【００２６】図３は、この構成の電気炉により得られる
上下方向の温度勾配を示している。図中、○印は、高負
荷密度加熱部(Ｈ２)７を高温度均一部(Ｈ１)５よりも高
負荷密度の発熱体で構成した場合であり、●印はＨ２を
Ｈ１と同一の発熱体で構成した場合である。同図より明
らかなように、従来法(●印)の場合では、せいぜい２６
℃／cmくらいの温度勾配であるのに対し、本発明法(○
印)では、８０℃／cmの急温度勾配が得られている。
上下方向の温度勾配を示している。図中、○印は、高負
荷密度加熱部(Ｈ２)７を高温度均一部(Ｈ１)５よりも高
負荷密度の発熱体で構成した場合であり、●印はＨ２を
Ｈ１と同一の発熱体で構成した場合である。同図より明
らかなように、従来法(●印)の場合では、せいぜい２６
℃／cmくらいの温度勾配であるのに対し、本発明法(○
印)では、８０℃／cmの急温度勾配が得られている。
【００２７】
【発明の効果】以上記述したように、本発明によれば、
上下方向に急温度勾配を実現することができ、最大温度
勾配が上下方向で８０℃／cmを得ることができる。また
各加熱部の設定温度を任意に変えることにより、或い
は、冷却体の大きさを変えたり、取り外すことにより、
また電気炉部の間隔を変えることにより、０〜８０℃／
cmの任意の温度勾配を得ることができる万能型電気炉と
することができる。
上下方向に急温度勾配を実現することができ、最大温度
勾配が上下方向で８０℃／cmを得ることができる。また
各加熱部の設定温度を任意に変えることにより、或い
は、冷却体の大きさを変えたり、取り外すことにより、
また電気炉部の間隔を変えることにより、０〜８０℃／
cmの任意の温度勾配を得ることができる万能型電気炉と
することができる。
【００２８】従来までは、夫々の目的に応じた電気炉を
目的の数に応じて製作する必要があったのに対し、本発
明によればこの電気炉と部品だけで済むようになり経済
的である。
目的の数に応じて製作する必要があったのに対し、本発
明によればこの電気炉と部品だけで済むようになり経済
的である。
【００２９】したがって、以下のような種々の用途に利
用できる。 (１)高粘性を持つ単結晶をブリッジマン法で育成する場
合は、この電気炉の持つ最大温度勾配が８０℃／cmが効
果を発揮する。例えば、結晶内部に残留するマイクロ気
泡や結晶欠陥を結晶表面に追い出すことができる。 (２)高温度で転移点がある物質は、高温状態の結晶構造
を室温度までもたらすためには、外部に駆動機構を設
け、低温電気炉側まで物質を移動し、物質全体を転移点
以上の温度に保持し、一度に全体を冷却することによ
り、得ることができる。 (３)結晶が大型化する場合は、高温度部分及び低温度部
分を更に分割すれば、大きな長尺な結晶を育成すること
ができる。また、電気炉上部に連続的に原料供給装置を
設ければ、更に長尺な結晶を育成することができる。
用できる。 (１)高粘性を持つ単結晶をブリッジマン法で育成する場
合は、この電気炉の持つ最大温度勾配が８０℃／cmが効
果を発揮する。例えば、結晶内部に残留するマイクロ気
泡や結晶欠陥を結晶表面に追い出すことができる。 (２)高温度で転移点がある物質は、高温状態の結晶構造
を室温度までもたらすためには、外部に駆動機構を設
け、低温電気炉側まで物質を移動し、物質全体を転移点
以上の温度に保持し、一度に全体を冷却することによ
り、得ることができる。 (３)結晶が大型化する場合は、高温度部分及び低温度部
分を更に分割すれば、大きな長尺な結晶を育成すること
ができる。また、電気炉上部に連続的に原料供給装置を
設ければ、更に長尺な結晶を育成することができる。
【図１】本発明の縦型急温度勾配型電気炉の一例の全体
図である。
図である。
【図２】本発明の縦型急温度勾配型電気炉の一例の縦断
面図である。
面図である。
【図３】実施例で得られた上下方向の温度勾配を示す図
である。
である。
１ セラミック製蓋 ２ 上部炉体 ３ 上部アルミナ炉芯管 ４ アルミナファイバー断熱材 ５ 発熱体カンタルＡ−１(Ｈ１) ６ 制御用熱電対(Ｒ種) ７ 発熱体カンタルスーパー(Ｈ２) ８ 制御用熱電対(Ｒ種) ９ 距離可変式支柱 １０ 水冷式冷却体(銅製) １１ 下部石英製炉芯管 １２ 発熱体カンタルＡ−１(Ｈ３) １３ 制御用熱電対(Ｒ種) １４ 下部炉体 １５ 架台 １６ 石英製るつぼ保持管 １７ 測定用熱電対(Ｒ種) １８ 下部石英製炉芯管 １９ るつぼ回転機構 ２０ ガス流量計 ２１ るつぼ移動機構
Claims (3)
- 【請求項１】 縦型電気炉であって内部に炉芯管を有す
る装置において、上下に２個以上に分割された発熱体部
からなる加熱部を有すると共に夫々の加熱部が独立に又
は一定の関係で温度制御できるように構成され、更に、
電気炉部が高温部と低温部に分割され、かつ高温部の中
の片端部に高負荷密度加熱部を有しており、高温部と低
温部との間に冷却部が出し入れ可能に設けられているこ
とを特徴とする縦型急温度勾配型電気炉。 - 【請求項２】 前記電気炉部が２個以上の上下別々の電
気炉部からなり、夫々の電気炉部間の間隔を可変できる
構造とした請求項１に記載の電気炉。 - 【請求項３】 前記冷却部が空気層又は水冷構造である
請求項２に記載の電気炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10511293A JPH06294585A (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 縦型急温度勾配型電気炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10511293A JPH06294585A (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 縦型急温度勾配型電気炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06294585A true JPH06294585A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=14398761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10511293A Pending JPH06294585A (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 縦型急温度勾配型電気炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06294585A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006049844A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-02-16 | Ngk Insulators Ltd | 基板加熱装置 |
| JP2007217199A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Daiichi Kiden:Kk | 単結晶の製造方法および単結晶製造装置 |
| CN102829975A (zh) * | 2011-06-16 | 2012-12-19 | 中航商用航空发动机有限责任公司 | 耐高温检测装置 |
-
1993
- 1993-04-06 JP JP10511293A patent/JPH06294585A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006049844A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-02-16 | Ngk Insulators Ltd | 基板加熱装置 |
| JP2007217199A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Daiichi Kiden:Kk | 単結晶の製造方法および単結晶製造装置 |
| CN102829975A (zh) * | 2011-06-16 | 2012-12-19 | 中航商用航空发动机有限责任公司 | 耐高温检测装置 |
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