JPH11273835A - Carbon heater - Google Patents

Carbon heater

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JPH11273835A
JPH11273835A JP5454898A JP5454898A JPH11273835A JP H11273835 A JPH11273835 A JP H11273835A JP 5454898 A JP5454898 A JP 5454898A JP 5454898 A JP5454898 A JP 5454898A JP H11273835 A JPH11273835 A JP H11273835A
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JP
Japan
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current path
carbon heater
cross
corners
carbon
Prior art date
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Application number
JP5454898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisanobu Higashimura
尚暢 東村
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Toyo Tanso Co Ltd
Original Assignee
Toyo Tanso Co Ltd
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Publication date
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  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the consumption period and thereby extend product life by forming one or more grooves in one surface of a current path of a carbon heater that generates heat by carrying current to the current path, having a cross-sectional shape which has corner parts on its four corners. SOLUTION: This carbon heater is formed from a cylindrical body 8 made by shaping graphite into a cylindrical form. In the cylindrical body 8, first slits 8a formed from the upper edge to the vicinity of the lower edge and second slits 8b formed from the lower edge to the vicinity of the upper edge are alternately formed at equal intervals around its entire circumference. By partitioning the cylindrical body 8, the first and second slits 8a, 8b run alternately between the upper edge side and the lower edge side, have constant cross-sectional areas and form a current path 9 having a cross-sectional shape having corner parts 9a at all their corners. In the peripheral surface of the cylindrical body 8, groove parts 10 are formed along the first and second slits 8a, 8b. The reduced portion of the current path 9 due to the grooved parts 10 is distributed equally to parts on both the sides of the grooved parts 10 in the width direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電流路に通電する
ことにより発熱するカーボンヒータに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon heater that generates heat by passing a current through a current path.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のカーボンヒータは、電源容量およ
びカーボンヒータ自身の固有抵抗等を基にして電流路の
断面積(全抵抗)等が求められた後、例えば図15に示
すように、所定の内径の円筒体50を黒鉛により均等な
厚みで形成すると共に、この円筒体50の上端および下
端からスリット50aを等間隔で交互に形成することに
よって、これらのスリット50aで区切られた部分を所
定の断面積の電流路51とすることにより作成されてい
る。
2. Description of the Related Art In a conventional carbon heater, after a cross-sectional area (total resistance) of a current path and the like are determined based on a power supply capacity and a specific resistance of the carbon heater itself, for example, as shown in FIG. By forming the cylindrical body 50 having an inner diameter of graphite with a uniform thickness by graphite, and forming slits 50a alternately at equal intervals from the upper end and the lower end of the cylindrical body 50, a portion partitioned by these slits 50a is defined. The current path 51 has a cross-sectional area of

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にして作成されたカーボンヒータの電流路51は、図1
6に示すように、スリット50aで区切ることにより四
隅にコーナー部51aを有した断面形状となっており、
カーボンヒータへの通電時にコーナー部51aがローカ
ルスパークすることによって、コーナー部51aから消
耗していくという性質を有している。そして、コーナー
部51aの消耗が進行し、図示2点鎖線のように隣接す
るコーナー部51a・51aの消耗面51b・51b同
士が接合すると、接合した部分に新たなコーナー部51
cが出現することによって、さらに消耗が急速に進行す
るという性質を有している。
By the way, the current path 51 of the carbon heater formed as described above is shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the cross section has corner portions 51a at four corners by being divided by slits 50a.
When electricity is supplied to the carbon heater, the corner portion 51a has a property of being locally consumed, so that the corner portion 51a is consumed from the corner portion 51a. Then, as the consumption of the corner portion 51a progresses and the consumable surfaces 51b and 51b of the adjacent corner portions 51a and 51a are joined together as shown by a two-dot chain line, a new corner portion 51 is added to the joined portion.
With the appearance of c, it has the property that consumption is further accelerated.

【0004】これにより、上記従来のように、均等な厚
みの円筒体50にスリット50aを形成して電流路51
とした構成では、電流路51の横断面形状が略長方形状
であり、厚み方向のコーナー部51a・51aの間隔が
狭いため、早期に消耗面51b・51b同士が接合し、
急速に電流路51の断面積が減少することによって、カ
ーボンヒータの発熱量が短期間で製品の使用限界を越え
ることになる。さらに、カーボンヒータが反応性の高い
雰囲気で使用された場合には、ローカルスパークによる
消耗に加えて反応による消耗も生じるため、コーナー部
51aの消耗が一層顕著となり、発熱量が極めて短期間
で使用可能な限界を越えることになる。また、消耗によ
りカーボンヒータの厚みが薄くなると、カーボンヒータ
の強度が低下するため、カーボンヒータのハンドリング
時や運転時、清掃時における振動等による僅かな負荷で
も簡単に破損し易く、例えば運転時に破損すると、破損
片が汚染物質になってしまうことになる。
As a result, the slit 50a is formed in the cylindrical body 50 having a uniform thickness and the current path 51 is formed.
In the configuration described above, the cross-sectional shape of the current path 51 is substantially rectangular, and the gap between the corner portions 51a in the thickness direction is narrow, so that the consumable surfaces 51b are joined at an early stage,
The rapid decrease in the cross-sectional area of the current path 51 causes the calorific value of the carbon heater to exceed the product usage limit in a short period of time. Furthermore, when the carbon heater is used in a highly reactive atmosphere, the consumption due to the reaction occurs in addition to the consumption due to the local spark, so the consumption of the corner portion 51a becomes more conspicuous, and the calorific value becomes extremely short. You will exceed the possible limits. In addition, when the thickness of the carbon heater is reduced due to wear, the strength of the carbon heater is reduced, so that the carbon heater is easily damaged even under a slight load due to vibration during handling, operation, cleaning, etc. Then, the broken pieces become pollutants.

【0005】このように、従来のカーボンヒータは、厚
み方向のコーナー部51a・51aの間隔が狭いため、
コーナー部51aの消耗により短期間の内に発熱量が使
用可能な限界を越えると共に強度不足となり、結果とし
て製品寿命が短くなっているという問題がある。そこ
で、本発明は、発熱量が使用可能な限界を越えたり強度
不足になるまでの消耗時間を拡大して製品寿命を延ばす
ことができるカーボンヒータを提供しようとするもので
ある。
As described above, in the conventional carbon heater, since the interval between the corner portions 51a in the thickness direction is small,
Due to the consumption of the corner portion 51a, the heat generation exceeds the usable limit within a short period of time and the strength becomes insufficient, resulting in a problem that the product life is shortened. Therefore, an object of the present invention is to provide a carbon heater capable of extending the life of a product by increasing a consumption time until a heat generation amount exceeds a usable limit or the strength becomes insufficient.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、四隅にコーナー部を有した断面形状の電
流路に通電することにより発熱するカーボンヒータにお
いて、前記電流路の少なくとも一面に、一つまたは二つ
以上の溝が形成されていることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a carbon heater which generates heat by energizing a current path having a cross-sectional shape having corners at four corners. Is characterized in that one or more grooves are formed.

【0007】上記の構成において、カーボンヒータを使
用した場合には、コーナー部が近接するコーナー部等と
の間でローカルスパークすることにより消耗することに
よって、電流路のコーナー部間の厚みが薄くなってい
く。特に、カーボンヒータの使用環境が反応性の高い雰
囲気であると、ローカルスパークによる消耗に加えて反
応による消耗も生じるため、コーナー部の消耗が一層顕
著となり、コーナー部間の厚みが短期間で薄くなってい
く。そして、コーナー部の消耗が進行すると、コーナー
部の消耗面同士が接合して新たなコーナー部が出現し、
消耗による電流路の断面積の減少が一層顕著に進行する
ことによって、電流路の抵抗値が変化して発熱量が使用
可能な限界を越えることになる。また、コーナー部の消
耗が進行してコーナー部間の厚みが薄くなると、強度不
足も生じることになる。
In the above configuration, when the carbon heater is used, the corner portion is consumed by local sparking between the adjacent corner portion and the like, so that the thickness between the corner portions of the current path is reduced. To go. In particular, if the environment in which the carbon heater is used is an atmosphere having a high reactivity, the consumption due to the reaction occurs in addition to the consumption due to the local spark, so that the consumption of the corners becomes more remarkable, and the thickness between the corners becomes thin in a short period of time. It is becoming. Then, as the wear of the corners progresses, the wear surfaces of the corners join together to form a new corner,
As the cross-sectional area of the current path decreases more remarkably due to wear, the resistance value of the current path changes, and the heat generation exceeds the usable limit. In addition, when the thickness of the corner portion is reduced due to the progress of wear of the corner portion, insufficient strength occurs.

【0008】この際、本発明のように電流路の少なくと
も一面に溝が存在すると、電流路の断面積が一定であれ
ば、電流路のコーナー部間の厚みを溝のない場合よりも
厚くすることができる。これにより、消耗面同士の接合
により新たなコーナー部が出現するまでの消耗時間を同
一厚みで形成した場合よりも長くすることができるた
め、結果として製品寿命を延ばすことができる。特に、
反応性の高い雰囲気下で使用したときに、新たなコーナ
ー部が出現するまでの消耗時間を延ばすことができるた
め、製品寿命の延命効果を一層顕著に発揮させることが
できる。また、電流路のコーナー部間が厚くなれば、強
度不足の厚みになるまでの消耗時間も長くすることがで
きるため、この点においても製品寿命を延ばすことがで
きる。
At this time, when the groove is present on at least one surface of the current path as in the present invention, the thickness between the corners of the current path is made larger than that without the groove if the cross-sectional area of the current path is constant. be able to. As a result, the consumption time until a new corner portion appears due to the joining of the consumable surfaces can be made longer than when the same thickness is formed, and as a result, the product life can be extended. Especially,
When used in a highly reactive atmosphere, the consumption time until a new corner portion appears can be extended, so that the product life extension effect can be more remarkably exhibited. In addition, if the gap between the corners of the current path becomes thicker, the consumption time until the thickness becomes insufficient can be lengthened, and the product life can be prolonged also in this regard.

【0009】ここで、四隅にコーナー部を有した断面形
状とは、四隅にコーナー部を有していれば、コーナー部
間に挟まれた面が曲面状および平面状の何れであっても
良いことを意味している。即ち、電流路の断面形状は、
電流路の内周側および外周側の面が湾曲した状態になる
ものであっても良いし、平板にスリットを形成して電流
路を作成した場合のように、電流路の各面が平面状にな
るものであっても良い。
Here, the cross-sectional shape having corners at the four corners means that the surface sandwiched between the corners may be any of a curved surface and a planar shape as long as the corners are provided at the four corners. Means that. That is, the cross-sectional shape of the current path is
The inner and outer surfaces of the current path may be curved, or each surface of the current path may be flat, as in the case where a current path is created by forming a slit in a flat plate. May be used.

【0010】また、カーボンヒータは、黒鉛の押し出し
材や等方性の黒鉛で形成することができると共に、C/
Cコンポジットで形成することができる。そして、カー
ボンヒータをC/Cコンポジットで形成した場合には、
コーナー部自体がC/Cコンポジットにより消耗し難く
なるため、製品寿命を一層延ばすことができる。尚、C
/Cコンポジットは、1Dや2D、3D以上に炭素繊維
を配列したものを用いることができる。また、カーボン
ヒータの材料は、固有抵抗が5〜30μΩ・mの範囲で
あることがカーボンヒータとしての機能を十分に発揮さ
せることができる点で好ましい。
Further, the carbon heater can be formed of a graphite extruded material or isotropic graphite,
It can be formed of a C composite. When the carbon heater is formed of a C / C composite,
Since the corners themselves are less likely to be consumed by the C / C composite, the product life can be further extended. Note that C
As the / C composite, those in which carbon fibers are arranged in 1D, 2D, 3D or more can be used. In addition, the material of the carbon heater is preferably in the range of 5 to 30 μΩ · m in that the function as the carbon heater can be sufficiently exhibited.

【0011】さらに、カーボンヒータは、電流路の表面
にガラス状炭素、熱分解炭素または炭化珪素からなる層
が形成されていても良い。そして、このような層を電流
路の表面に形成すると、電流路内部をガラス状炭素等の
層で囲んだ状態にすることができるため、電流路内部の
黒鉛等の材料が脆い等の性質を有していても、黒鉛等の
材料がパーティクルとして飛散して汚染物質になること
を防止することができる。さらに、炭化珪素からなる層
が電流路の表面に形成されていると、上記の汚染物質の
発生の防止の効果に加えて、カーボンヒータの使用環境
が反応性の高い雰囲気であった場合でも、炭化珪素の層
が電流路内部の黒鉛等の材料との反応を遅延させて製品
寿命を延ばすことができる。
Further, the carbon heater may have a layer made of glassy carbon, pyrolytic carbon or silicon carbide formed on the surface of the current path. When such a layer is formed on the surface of the current path, the inside of the current path can be surrounded by a layer of glassy carbon or the like. Even if it does, it is possible to prevent materials such as graphite from scattering as particles and becoming contaminants. Further, when the layer made of silicon carbide is formed on the surface of the current path, in addition to the above-described effect of preventing the generation of contaminants, even when the use environment of the carbon heater is a highly reactive atmosphere, The silicon carbide layer can delay the reaction with the material such as graphite in the current path, thereby extending the product life.

【0012】尚、ガラス状炭素の層は、フェノール樹脂
等の熱硬化性樹脂を電流路の表面に塗布した後、加熱し
て硬化させた後熱処理して形成することができる。ま
た、熱分解炭素の層は、メタンガス等の炭化水素や炭化
水素化合物を熱分解させた炭素をCVD法および/また
はCVI法により電流路の表面に析出させることにより
形成することができる。また、炭化珪素の層は、珪素お
よび炭素を含んだ材料をCVD法および/またはCVI
法により電流路の表面に析出させることにより形成する
ことができる。
The glassy carbon layer can be formed by applying a thermosetting resin such as a phenolic resin on the surface of the current path, heating and curing, and then heat-treating. The pyrolytic carbon layer can be formed by depositing carbon obtained by thermally decomposing a hydrocarbon such as methane gas or a hydrocarbon compound on the surface of the current path by a CVD method and / or a CVI method. Further, the silicon carbide layer is formed by depositing a material containing silicon and carbon by CVD and / or CVI.
It can be formed by depositing on the surface of the current path by the method.

【0013】上記のカーボンヒータは、CZ装置に好適
に使用することができる。即ち、CZ装置においては、
Si原料を溶融してバルク体のSi単結晶を製造する際
にSiOガスが発生し、このSiOガスがカーボンヒー
タのコーナー部を消耗させるため、コーナー部の消耗が
ローカルスパークのみの場合よりも一層顕著に生じてい
る。従って、従来のように全幅が同一厚みで形成された
カーボンヒータをCZ装置に使用した場合、カーボンヒ
ータの製品寿命を延ばそうとすると、CZ装置の運転条
件を変更する必要があるが、本発明のようにコーナー部
間を厚くすることができるカーボンヒータであれば、C
Z装置の運転条件を変更することなく製品寿命を確実に
延ばすことができる。
The above-described carbon heater can be suitably used for a CZ device. That is, in the CZ device,
When the Si raw material is melted to produce a bulk Si single crystal, SiO gas is generated, and this SiO gas consumes the corner of the carbon heater, so that the corner is consumed more than when only the local spark is consumed. Notable occurrence. Accordingly, when a carbon heater having the same width as the conventional one is used in a CZ device, it is necessary to change the operating conditions of the CZ device in order to extend the product life of the carbon heater. If the carbon heater can increase the thickness between the corners as shown in FIG.
The product life can be reliably extended without changing the operating conditions of the Z device.

【0014】尚、本発明のカーボンヒータは、CZ装置
用のカーボンヒータの他、各種金属やセラミックス等の
熱処理用カーボンヒーターに適用することができると共
に、HIP処理用のカーボンヒータや、その他の全ての
用途のカーボンヒーターに適用することができる。
The carbon heater according to the present invention can be applied not only to a carbon heater for a CZ apparatus, but also to a carbon heater for heat treatment of various metals and ceramics. It can be applied to the carbon heater for the purpose.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1ないし
図14に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る
カーボンヒータは、図4に示すように、Si単結晶を製
造するCZ装置1に備えられている。CZ装置1は、内
部を真空状態に減圧可能な収容チャンバ2と、収容チャ
ンバ2内に回転可能に設けられ、Siからなる原料5を
収容するルツボ3と、ルツボ3の周囲に配置され、ルツ
ボ3内の原料5を加熱して溶融させるカーボンヒータ4
と、ルツボ3の上方に配置され、溶融状態の原料5から
Siの単結晶を引き上げながら成長させてバルク体のS
i単結晶6とする駆動装置7とを有している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, the carbon heater according to the present embodiment is provided in a CZ apparatus 1 for producing a Si single crystal. The CZ device 1 includes a storage chamber 2 whose inside can be depressurized to a vacuum state, a crucible 3 rotatably provided in the storage chamber 2 and storing a raw material 5 made of Si, and a crucible 3 arranged around the crucible 3. Carbon heater 4 for heating and melting raw material 5 in 3
Is placed above the crucible 3 and grown while pulling up a single crystal of Si from the raw material 5 in a molten state to form a bulk S
and a driving device 7 which is an i-single crystal 6.

【0016】上記のカーボンヒータ4は、図1に示すよ
うに、黒鉛を円筒形状に形成した円筒体8からなってい
る。円筒体8には、図2に示すように、上端から下端近
傍まで形成された第1スリット8aと、下端から上端近
傍まで形成された第2スリット8bとが等間隔で交互に
全周に形成されている。そして、これらの第1および第
2スリット8a・8bは、円筒体8を仕切ることによっ
て、上端側から下端側までの間を交互に進行し、一定の
断面積を有すると共に四隅にコーナー部9aを有した断
面形状の電流路9を形成している。
As shown in FIG. 1, the carbon heater 4 comprises a cylindrical body 8 made of graphite in a cylindrical shape. As shown in FIG. 2, a first slit 8a formed from the upper end to the vicinity of the lower end and a second slit 8b formed from the lower end to the vicinity of the upper end are alternately formed in the cylindrical body 8 at equal intervals. Have been. The first and second slits 8a and 8b partition the cylindrical body 8 to alternately advance from the upper end to the lower end, have a constant cross-sectional area, and have corners 9a at four corners. A current path 9 having a cross-sectional shape is formed.

【0017】また、円筒体8の外周面には、第1および
第2スリット8a・8bに沿って溝部10が形成されて
いる。溝部10は、図3に示すように、電流路9におけ
る幅方向のコーナー部9a・9a間で挟まれた一面の略
中央部に形成されている。また、この溝部10による電
流路9の減少分は、溝部10の幅方向の両側部分に均等
に配分されている。これにより、電流路9は、厚み方向
のコーナー部9a・9a間の厚みが図16の一定の厚み
で形成された場合よりも大きな厚みになっており、コー
ナー部9a・9aが消耗したときに、消耗面9b・9b
同士が接合して新たなコーナー部9cが出現するまでに
長時間を要することになる。
A groove 10 is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical body 8 along the first and second slits 8a and 8b. As shown in FIG. 3, the groove 10 is formed substantially at the center of one surface of the current path 9 sandwiched between the widthwise corners 9 a. Further, the amount of reduction of the current path 9 by the groove 10 is equally distributed to both side portions of the groove 10 in the width direction. Accordingly, the current path 9 has a greater thickness between the corner portions 9a in the thickness direction than when the corner portions 9a are formed at a constant thickness in FIG. , Consumable surface 9b
It takes a long time before they join and a new corner 9c appears.

【0018】上記の構成において、カーボンヒータ4の
動作について説明する。先ず、図4のCZ装置1の電源
容量やルツボ3のサイズ等を基にして原料5を十分に溶
融することができるようにカーボンヒータ4の直径や電
流路9の断面積(全抵抗)、スリット数等を決定する。
この後、電流路9の厚みが限界厚みLe以下とならない
ように溝部10の深さを決定すると共に、溝部10によ
る断面積の減少分を溝部10の幅方向の両側部分に均等
に配分することによって、電流路9の断面形状を上述の
断面積(全抵抗)となるように決定する。そして、図1
に示すように、このようにして決定した仕様のカーボン
ヒータ4を作成する。
The operation of the carbon heater 4 in the above configuration will be described. First, the diameter of the carbon heater 4 and the cross-sectional area (total resistance) of the current path 9 are set so that the raw material 5 can be sufficiently melted based on the power supply capacity of the CZ apparatus 1 and the size of the crucible 3 in FIG. Determine the number of slits and the like.
Thereafter, the depth of the groove 10 is determined so that the thickness of the current path 9 is not less than the limit thickness Le, and the reduction in the cross-sectional area due to the groove 10 is uniformly distributed to both side portions of the groove 10 in the width direction. Thus, the sectional shape of the current path 9 is determined so as to have the above-described sectional area (total resistance). And FIG.
As shown in (1), a carbon heater 4 having the specifications determined in this way is created.

【0019】次に、図4に示すように、CZ装置1の収
容チャンバ2内にカーボンヒータ4を設置する。そし
て、ルツボ3にSiからなる原料5を投入した後、収容
チャンバ2内を真空状態に減圧した状態でカーボンヒー
タ4への通電を開始し、カーボンヒータ4の発熱により
原料5を溶融させる。この後、溶融状態の原料5の液面
部分を駆動装置7で引き上げることによって、結晶を成
長させてSi単結晶6を製造する。
Next, as shown in FIG. 4, a carbon heater 4 is installed in the storage chamber 2 of the CZ device 1. Then, after charging the raw material 5 made of Si into the crucible 3, energization of the carbon heater 4 is started in a state where the pressure in the storage chamber 2 is reduced to a vacuum state, and the raw material 5 is melted by the heat generated by the carbon heater 4. Thereafter, the liquid level of the raw material 5 in the molten state is pulled up by the driving device 7 to grow the crystal, thereby producing the Si single crystal 6.

【0020】上記のようにしてSi単結晶6の製造を開
始すると、原料5の溶融により収容チャンバ2内にSi
Oガスが発生する。SiOガスは、図3に示すように、
カーボンヒータ4を構成する電流路9のコーナー部9a
を主に消耗させることになる。また、コーナー部9a
は、隣接するコーナー部9aとの間でローカルスパーク
することによっても消耗していく。これにより、電流路
9は、コーナー部9aの存在する幅方向の両端部から徐
々に厚みを減少させる。この際、電流路9は、溝部10
による断面積の減少分が溝部10の両側部分に均等に配
分されており、コーナー部9aの存在する両端部の厚み
が図16の一定の厚みで形成された場合よりも厚くされ
た状態になっている。これにより、図示二点鎖線のよう
に消耗面9b・9b同士が接合して新たなコーナー部9
cが出現するまでの消耗時間が従来よりも長いものとな
る。
When the production of the Si single crystal 6 is started as described above, the raw material 5 is melted and the Si
O gas is generated. SiO gas, as shown in FIG.
Corner 9a of current path 9 constituting carbon heater 4
Will be mainly consumed. The corner 9a
Is also consumed by local sparking between the adjacent corners 9a. Thus, the thickness of the current path 9 is gradually reduced from both ends in the width direction where the corners 9a exist. At this time, the current path 9 is
The reduced cross-sectional area is evenly distributed to both sides of the groove 10, and the thickness at both ends where the corners 9 a are present is made thicker than when the corners 9 a are formed with a constant thickness in FIG. 16. ing. As a result, the consumable surfaces 9b and 9b are joined to each other as shown by a two-dot chain line in FIG.
The consumption time until the appearance of c becomes longer than before.

【0021】以上のように、本実施形態のカーボンヒー
タ4は、図1に示すように、四隅にコーナー部9aを有
した断面形状の電流路9に通電することにより発熱する
ものであり、電流路9の両端部の厚みが中央部よりも厚
く形成された構成にされている。即ち、カーボンヒータ
4は、電流路9に両端部の厚みを増大させるように溝部
10が形成された構成にされている。
As described above, as shown in FIG. 1, the carbon heater 4 of the present embodiment generates heat by energizing the current path 9 having a cross section having four corners 9a at the four corners. The configuration is such that both ends of the path 9 are formed thicker than the central part. That is, the carbon heater 4 is configured such that the groove 10 is formed in the current path 9 so as to increase the thickness of both ends.

【0022】上記の構成によれば、図3に示すように、
溝部10による断面積の減少分を両端部に配分すること
によって、所定の断面積を維持しながら両端部の厚みを
厚くすることができる。従って、カーボンヒータ4を使
用することによりコーナー部9aが消耗したときに、消
耗面9b・9b同士の接合により新たなコーナー部9c
が出現するまでの消耗時間を同一厚みで形成した場合よ
りも長くすることができるため、結果として製品寿命を
延ばすことができる。また、電流路9のコーナー部9a
・9a間が厚くなれば、強度不足の厚みになるまでの消
耗時間も長くすることができるため、この点においても
製品寿命を延ばすことができる。
According to the above configuration, as shown in FIG.
By distributing the decrease in the cross-sectional area due to the groove 10 to both ends, it is possible to increase the thickness of both ends while maintaining a predetermined cross-sectional area. Therefore, when the corner portion 9a is consumed by using the carbon heater 4, a new corner portion 9c is formed by joining the consumable surfaces 9b.
Can be made longer than when it is formed with the same thickness, and as a result, the product life can be extended. Also, a corner 9a of the current path 9
If the thickness between the portions 9a is increased, the consumption time until the thickness becomes insufficient can be extended, and in this respect, the product life can be extended.

【0023】尚、本実施形態におけるカーボンヒータ4
は、円筒形状の円筒体8に第1および第2スリット8a
・8bを形成し、これら第1および第2スリット8a・
8bに沿って溝部10を形成することにより構成されて
いるが、これに限定されることはない。即ち、カーボン
ヒータ4は、図5の平板形状の平板体21や図6の帯形
状の板体22からなっていても良い。また、溝部10
は、図7および図8に示すように、三角形状や凹湾曲形
状等であっても良く、さらに図9に示すように、複数本
が並列して形成されていても良い。さらに、溝部10
は、図10ないし図14に示すように、三角形状や凹湾
曲形状等の同一または異なる形状のものが電流路9の少
なくとも一面に、一つまたは二つ以上形成されていても
良い。即ち、図10に示すような三角形状の溝部10が
両面に形成された構成や図11に示すような湾曲形状の
溝部10が両面に形成された構成、図12に示すような
複数の溝部10が両面に形成された構成、図13に示す
ような三角形状の溝部10が一方面に形成され、複数の
溝部10が他方面に形成された構成、図14に示すよう
な湾曲形状の溝部10が一方面に形成され、三角形状の
溝部10が他方面に形成された構成であっても良い。
The carbon heater 4 according to the present embodiment
The first and second slits 8a are formed in a cylindrical body 8 having a cylindrical shape.
8b, and these first and second slits 8a.
Although it is constituted by forming the groove 10 along 8b, it is not limited to this. That is, the carbon heater 4 may be composed of the flat plate 21 of FIG. 5 or the strip 22 of FIG. In addition, the groove 10
7 and 8 may have a triangular shape or a concavely curved shape as shown in FIGS. 7 and 8, and a plurality of may be formed in parallel as shown in FIG. Further, the groove 10
As shown in FIGS. 10 to 14, one or more of the same or different shapes such as a triangular shape or a concavely curved shape may be formed on at least one surface of the current path 9. That is, a configuration in which a triangular groove 10 as shown in FIG. 10 is formed on both surfaces, a configuration in which a curved groove 10 as shown in FIG. 11 is formed on both surfaces, and a plurality of grooves 10 as shown in FIG. Are formed on both surfaces, a triangular groove 10 is formed on one surface and a plurality of grooves 10 are formed on the other surface as shown in FIG. 13, and a curved groove 10 is formed as shown in FIG. May be formed on one surface, and the triangular groove 10 may be formed on the other surface.

【0024】また、本実施形態においては、カーボンヒ
ータ4を黒鉛で形成した場合について説明しているが、
C/Cコンポジットで作成されていても良い。そして、
C/Cコンポジットでカーボンヒータ4を形成した場合
には、C/Cコンポジットの消耗のし難さによりコーナ
ー部9a自体の消耗を低減することができるため、製品
寿命を一層延ばすことができる。さらに、本実施形態に
おいては、カーボンヒータ4をCZ装置1に適用した場
合について説明しているが、これに限定されるものでは
なく、各種金属やセラミックス等の熱処理用カーボンヒ
ータの他、全ての用途のカーボンヒータに適用すること
ができる。
In this embodiment, the case where the carbon heater 4 is formed of graphite is described.
It may be created by a C / C composite. And
When the carbon heater 4 is formed of the C / C composite, the consumption of the corner portion 9a itself can be reduced due to the difficulty of consumption of the C / C composite, so that the product life can be further extended. Further, in the present embodiment, the case where the carbon heater 4 is applied to the CZ apparatus 1 is described, but the present invention is not limited to this, and all carbon heaters for heat treatment of various metals and ceramics are used. It can be applied to a carbon heater for use.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明は、四隅にコーナー部を有した断
面形状の電流路に通電することにより発熱するカーボン
ヒータにおいて、前記電流路の少なくとも一面に、一つ
または二つ以上の溝が形成されている構成である。
According to the present invention, there is provided a carbon heater which generates heat by energizing a current path having a cross-sectional shape having corners at four corners, wherein one or two or more grooves are formed on at least one surface of the current path. Configuration.

【0026】上記の構成によれば、電流炉の断面積が一
定であるとすると、溝が存在することによって、電流路
のコーナー部間の厚みを溝のない場合よりも厚くするこ
とができる。従って、カーボンヒータを使用することに
よりコーナー部が消耗して厚みを減少させたときに、新
たなコーナー部の出現により発熱量が使用可能な限界を
越える断面積になるまでの消耗時間が溝のない同一厚み
で形成した場合よりも長くなるため、結果として製品寿
命を延ばすことができるという効果を奏する。特に、反
応性の高い雰囲気下で使用したときに、新たなコーナー
部が出現するまでの消耗時間を延ばすことができるた
め、製品寿命の延命効果を一層顕著に発揮させることが
できる。また、コーナー部間が厚くなることによって、
強度不足の厚みになるまでの消耗時間も長くすることが
できるため、この点においても製品寿命を延ばすことが
できるという効果を奏する。
According to the above configuration, assuming that the cross-sectional area of the current furnace is constant, the presence of the groove makes it possible to increase the thickness between the corners of the current path as compared with the case without the groove. Therefore, when the corner portion is worn out and the thickness is reduced by using the carbon heater, the consumption time until the calorific value becomes a cross-sectional area exceeding the usable limit due to the appearance of a new corner portion is reduced. Since it is longer than the case where it is not formed with the same thickness, there is an effect that the product life can be extended as a result. In particular, when used in a highly reactive atmosphere, the consumption time until a new corner portion appears can be extended, so that the product life extension effect can be more remarkably exhibited. Also, by increasing the thickness between the corners,
Since the consumption time until the thickness becomes insufficient in strength can be lengthened, the effect that the product life can be prolonged also in this regard.

【0027】また、カーボンヒータは、C/Cコンポジ
ットで作成されていても良く、この場合には、コーナー
部自体がC/Cコンポジットからなって消耗し難いた
め、製品寿命を一層延ばすことができるという効果を奏
する。
Further, the carbon heater may be made of a C / C composite. In this case, since the corner portion itself is made of the C / C composite and is hardly consumed, the product life can be further extended. This has the effect.

【0028】また、カーボンヒータは 電流路の表面に
ガラス状炭素または熱分解炭素からなる層が形成されて
いても良く、この場合には、電流路内部をガラス状炭素
等の層で囲んだ状態にすることができるため、電流路内
部の黒鉛等の材料が脆い等の性質を有していても、黒鉛
等の材料がパーティクルとして飛散して汚染物質になる
ことを防止することができるという効果を奏する。
In the carbon heater, a layer made of glassy carbon or pyrolytic carbon may be formed on the surface of the current path. In this case, the inside of the current path is surrounded by a layer of glassy carbon or the like. Therefore, even if the material such as graphite in the current path has a property such as brittleness, it is possible to prevent the material such as graphite from scattering as particles and becoming a pollutant. To play.

【0029】さらに、カーボンヒータは 電流路の表面
に炭化珪素からなる層が形成されていても良く、この場
合には、上記の汚染物質の発生の防止の効果に加えて、
カーボンヒータの使用環境が反応性の高い雰囲気であっ
た場合でも、炭化珪素の層が電流路内部の黒鉛等の材料
との反応を遅延させて製品寿命を延ばすことができると
いう効果を奏する。
Further, the carbon heater may have a layer made of silicon carbide formed on the surface of the current path. In this case, in addition to the above-described effect of preventing the generation of pollutants,
Even when the environment in which the carbon heater is used is a highly reactive atmosphere, the effect of the silicon carbide layer delaying the reaction with the material such as graphite inside the current path and extending the product life can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】カーボンヒータの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a carbon heater.

【図2】カーボンヒータの要部斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a main part of a carbon heater.

【図3】電流路の断面形状を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a cross-sectional shape of a current path.

【図4】CZ装置の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a CZ device.

【図5】カーボンヒータの要部斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a main part of the carbon heater.

【図6】カーボンヒータの一部を破断して示す斜視図で
ある。
FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing a carbon heater.

【図7】電流路の断面形状を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a cross-sectional shape of a current path.

【図8】電流路の断面形状を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a cross-sectional shape of a current path.

【図9】電流路の断面形状を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a cross-sectional shape of a current path.

【図10】電流路の断面形状を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a cross-sectional shape of a current path.

【図11】電流路の断面形状を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a cross-sectional shape of a current path.

【図12】電流路の断面形状を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a cross-sectional shape of a current path.

【図13】電流路の断面形状を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a cross-sectional shape of a current path.

【図14】電流路の断面形状を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a cross-sectional shape of a current path.

【図15】従来のカーボンヒータの斜視図である。FIG. 15 is a perspective view of a conventional carbon heater.

【図16】従来の電流路の断面形状を示す説明図であ
る。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a cross-sectional shape of a conventional current path.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 CZ装置 2 収容チャンバ 3 ルツボ 4 カーボンヒータ 5 原料 6 Si単結晶 7 駆動装置 8 円筒体 8a 第1スリット 8b 第2スリット 9 電流路 9a コーナー部 10 溝部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 CZ apparatus 2 Storage chamber 3 Crucible 4 Carbon heater 5 Raw material 6 Si single crystal 7 Driver 8 Cylindrical body 8a 1st slit 8b 2nd slit 9 Current path 9a Corner part 10 Groove part

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 四隅にコーナー部を有した断面形状の電
流路に通電することにより発熱するカーボンヒータにお
いて、 前記電流路の少なくとも一面に、一つまたは二つ以上の
溝が形成されていることを特徴とするカーボンヒータ。
1. A carbon heater that generates heat by supplying current to a current path having a cross-sectional shape having corner portions at four corners, wherein at least one surface of the current path has one or more grooves formed therein. A carbon heater characterized by the following.
【請求項2】 C/Cコンポジットで作成されているこ
とを特徴とする請求項1記載のカーボンヒータ。
2. The carbon heater according to claim 1, wherein the carbon heater is made of a C / C composite.
【請求項3】 前記電流路の表面に、ガラス状炭素また
は熱分解炭素からなる層が形成されていることを特徴と
する請求項1または2記載のカーボンヒータ。
3. The carbon heater according to claim 1, wherein a layer made of glassy carbon or pyrolytic carbon is formed on the surface of the current path.
【請求項4】 前記電流路の表面に、炭化珪素からなる
層が形成されていることを特徴とする請求項1または2
記載のカーボンヒータ。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a layer made of silicon carbide is formed on a surface of said current path.
The carbon heater as described.
JP5454898A 1998-01-26 1998-03-06 Carbon heater Pending JPH11273835A (en)

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JP5454898A JPH11273835A (en) 1998-01-26 1998-03-06 Carbon heater
JP10-11885 1998-04-22

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