KR20100051764A

KR20100051764A - 석영 유리 도가니 제조 방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR20100051764A
Application number: KR1020087029171A
Authority: KR
Inventors: 타케시 후지타; 미노루 칸다
Original assignee: 쟈판 스파 쿼츠 가부시키가이샤
Priority date: 2007-07-28
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2010-05-18
Also published as: EP2172432A1; EP2172432A4; JP5398074B2; JPWO2009017068A1; US20100229599A1; US8196429B2; WO2009017068A1; TW200918471A; KR101312999B1

Abstract

아크 용융중에 이물질의 혼입이 적으면서 아크가 안정적인 석영 유리 도가니의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하기 위하여, 아크 전극의 측방으로부터 몰드의 용융 공간을 향하여 공기를 분출하는 수단과 가열로 내의 공기를 배출하는 수단을 가지며, 용융중에 용융 공간에 압입 급기를 행하여 용융 공간의 기압을 용융 공간 외부보다 높게 하고, 바람직하게는 용융 공간과 주위와의 사이에 100pa 이상의 기압차를 형성하여 용융하는 석영 유리 도가니의 제조 방법과 그 제조 장치.

석영 유리 도가니, 아크 용융, 압입 급기, 몰드

Description

석영 유리 도가니 제조 방법 및 제조 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING VITREOUS SILICA CRUCIBLE}

본 발명은 회전 몰드법에 의한 석영 유리 도가니의 제조에 있어서, 아크 용융중에 이물질의 혼입이 적으면서 아크가 안정적인 석영 유리 도가니 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

본원은 2007년 7월 28일에 일본에 출원된 특허 출원 2007-196814호 공보에 기초하여 우선권을 주장하며 그 내용을 여기에 원용한다.

일반적으로 실리콘 단결정은 고온하, 석영 유리 도가니에 저장된 실리콘 융액으로부터 끌어올려 제조되고 있다. 이 석영 유리 도가니의 제조 방법으로서 회전 몰드법이 알려져 있다(특허 문헌 1). 이 방법은 회전하는 중공 몰드(보울 형태)의 내표면에 석영 가루를 일정 두께로 퇴적시키고, 이를 아크 방전 등에 의해 고온 용융하여 유리화하며, 몰드 내표면의 형상을 따른 도가니 형태로 만들어 냉각후 몰드로부터 탈형시켜 목적으로 하는 도가니를 얻는 방법이다.

상기 석영 유리 도가니의 제조에 사용되는 장치는 몰드를 수납하는 가열로를 구비하며, 가열로 내에는 상부에 아크 방전의 지지대가 설치되어 있고, 이 지지대의 중앙에 아크 전극이 몰드 내부를 향하여 하향으로 설치되어 있으며, 몰드의 내 면에 퇴적된 석영가루층을 아크 방전에 의해 가열 용융하는 구조를 가지고 있다.

원료인 석영 가루는 회전 몰드의 내면에 일정 두께로 퇴적되며, 석영가루가 퇴적된 몰드는 가열로에 수납되고, 로 내를 폐쇄시키며, 몰드를 회전시키면서 석영가루를 아크 방전에 의해 가열 용융하고 유리화하여 석영 유리 도가니가 제조된다.

특허 문헌 1: 일본 특허 제 1257513호 공보(일본 특허 공고 소 59-34659호 공보)

석영 유리 도가니를 제조하는 종래의 아크 용융로는 열 배출이나 발생하는 석영 퓸(fume)을 신속하게 로 바깥으로 배출하기 때문에 배기풍량은 많으며 로 내는 감압 상태이다. 따라서 아크 용융 중에 외부로부터 이물질이 흡인되고, 이것이 도가니에 혼입되어 수율을 저하시키는 하나의 원인이 되고 있다. 또한, 배출되지 않은 석영 퓸이 전극 및 로 내에 부착되고, 이것이 박리되어 도가니에 혼입되는 것도 수율을 저하시키는 하나의 원인이 되고 있다.

본 발명은 종래의 상기 문제를 해결한 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것으로서, 아크 용융 중에 이물질의 혼입이 적으면서 아크가 안정적인 석영 유리 도가니의 제조 방법 및 제조 장치를 제공한다.

본 발명은 이하의 구성에 의해 종래의 문제를 해결한 석영 유리 도가니의 제조 방법에 관한 것이다.

(1)몰드의 용융 공간 내면에 퇴적한 석영가루층을 가열 용융하고 유리화하여 석영 유리 도가니를 제조하는 방법에 있어서,

용융 중에 상기 용융 공간에 압입 급기를 행하여 상기 용융 공간의 기압을 용융 공간 외부보다 높은 상태에서 가열 용융하는 것을 특징으로 하는 석영 유리 도가니의 제조 방법.

(2)상기 가열 용융 중에 용융 공간에 압입 급기를 행하여 용융 공간의 기압을 주위보다 높게 하고, 용융 공간과 주위와의 사이에 100Pa 이상의 기압차를 형성하는 상기 (1)에 기재된 석영 유리 도가니의 제조 방법.

나아가 본 발명은 이하의 구성에 의해 종래의 문제를 해결한 석영 유리 도가니의 제조 장치에 관한 것이다.

(3)내부에 용융 공간을 갖는 몰드를 수납하는 가열로를 구비하며, 가열로 내에는 몰드 내부의 용융 공간을 향하는 아크 전극이 설치되어 있고, 몰드의 용융 공간 내면에 퇴적한 석영가루층을 아크 방전에 의해 가열 용융하고 유리화하여 석영 유리 도가니를 제조하는 장치에 있어서,

아크 전극의 측방으로부터 몰드의 용융 공간을 향하여 공기를 분출하는 수단과, 이 공기 분출 수단의 분출구보다 하측에 가열로 내의 공기를 배출하는 배기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 석영 유리 도가니의 제조 장치.

본 발명의 제조 방법은 몰드의 내면에 퇴적한 석영가루층을 가열 용융하고 유리화하여 석영 유리 도가니를 제조하는 방법에 있어서, 용융 중에 용융 공간에 압입 급기를 행함으로써 용융 공간의 기압을 용융 공간 외부보다 높게 하고, 예컨대 용융 공간과 용융 공간 외부와의 사이에 100Pa 이상의 기압차를 형성하므로 아크 용융중에 도가니 내부에 이물질이 혼입되지 않아 고품질의 도가니를 제조할 수 있다.

종래 아크 방전시의 공기의 흐름은 아크 가열에 의해 팽창된 공기가 아크부로부터 바로 위 방향(전극 방향)을 향하는 흐름과 몰드 내벽을 따라 상측으로 분출하는 흐름이 몰드 상부에서 난류를 형성하고 있다. 이 난류에 의해 전극에 부착된 석영 퓸이 박리되어 낙하하면 석영 도가니에 부착되어 이물질이 된다.

한편, 본 발명의 제조 방법에서는, 압입 급기에 의해 아크 전극의 측방으로부터 몰드 내부를 향하여 공기가 들어옴으로써 전극 주위가 압입 급기의 기류에 의해 둘러싸이므로 전극에 대한 석영 퓸의 부착이 방지된다. 더욱이 몰드 내부에 압입된 공기는 몰드 중앙 부근에서가 아니라 내주 표면 부근에서만 몰드 바깥으로 배출되며, 팽창된 공기가 아크부로부터 바로 위의 전극을 향하는 흐름이 없으므로 난류가 발생하기 어렵다.

본 발명의 제조 장치는 아크 전극의 측방으로부터 몰드 내부를 향하여 공기를 분출하는 수단에 의해 용융중에 용융 공간에 압입 급기를 행할 수 있고, 아크 용융중에 도가니내부로의 이물질의 혼입을 방지할 수 있다.

또한, 상기 압입 급기 수단과 함께 상기 공기 분출 수단의 분출구보다 하측에 배기로가 형성되어 있으므로 몰드 바깥으로 흘러나온 공기는 주로 하강류가 되어 배기로를 향하므로 몰드 상에서 난류가 발생하지 않아 열 배출 및 석영 퓸의 배출 효과가 뛰어나다. 더욱이, 용융 공간 및 로 내의 기류가 안정적이므로 아크가 안정되어 균질한 도가니를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 석영 유리 도가니의 제조 장치를 도시한 개략 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 석영 유리 도가니의 제조 장치의 용융 구조 부분의 개략 단면도이다.

도 3은 도 2의 석영 유리 도가니의 제조 장치에 있어서 아크 방전 중의 몰드 및 전극의 위치 관계를 도시한 정면도이다.

도 4는 도 1，도 2의 석영 유리 도가니의 제조 장치에 있어서 아크 방전 중의 몰드 및 전극과 가스 흐름의 관계를 보인 모식도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 석영 유리 도가니의 제조 방법에 의해 제조되는 석영 유리 도가니를 도시한 정단면도이다.

<부호의 설명>

10…몰드,

20…가열로,

21…전극,

22…지지대,

23…급기 덕트,

24…측벽,

25…배기로,

26…후벽,

27…도어,

30…석영가루층,

C…석영 유리 도가니

이하, 본 발명에 따른 석영 유리 도가니의 제조 방법 및 제조 장치의 일 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 석영 유리 도가니의 제조 장치의 일례를 보인 모식 사시도이고, 도 2는 도 1의 석영 유리 도가니의 제조 장치에 있어서 용융 기구 부분을 단면에서 본 모식 정면도, 도 3은 아크 방전중의 도 1，도 2의 몰드 및 전극의 위치 관계를 보인 정면도, 도 4는 도 1，도 2의 아크 방전중의 몰드 및 전극과 가스 흐름의 관계를 보인 모식도 , 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 석영 유리 도가니의 제조 방법에 의해 제조되는 석영 유리 도가니를 보인 정단면도이다.

본 실시 형태의 석영 유리 도가니의 제조 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 내부에 석영가루를 용융하여 석영 유리 도가니를 형성하기 위한 용융 공간을 갖는 몰드(10)와, 몰드(10)를 그 축선 둘레로 회전시키는 구동 기구(11)와, 몰드(10)를 수납함과 아울러 몰드(10)의 내측을 가열하기 위한 아크 방전 수단을 갖는 가열로(20)로 대략 구성되어 있다.

가열로(20)는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 몰드(10) 중의 석영가루층(30)을 가열하는 아크 방전을 행하는 전극(21)을 갖는 아크 방전 수단과, 이들 전극(21) 및 몰드(10)를 수납하여 발생하는 열띠가 외부로 전달되는 것을 저감 및 차단하기 위하여 직육면체형으로 설치된 측벽(24), 후술하는 가열로(20)의 상측을 차단하는 수단, 전측의 개구부에 개폐 가능하게 설치된 도어(27)로 이루어지는 차폐 수단을 갖는 것이다.

가열로(20)는 아크 용융시에 도어(27)를 닫아 로 내를 페쇄시킬 수 있게 되어 있다.

몰드(10)는 가열로(20)에 출입 가능하며, 예컨대, 가열로(20) 외부에서 몰드(10)의 내표면에 석영가루층(30)을 형성하고, 석영가루층(30)을 형성한 몰드(10)를 가열로(20) 내로 로딩하여 석영가루층(30)의 가열 용융을 행한다. 이 몰드(10)는 회전 가능하며, 그 회전 원심력에 의해 석영 가루는 몰드 내표면에 밀어붙여져서 퇴적되고, 일정한 두께의 석영가루층이 형성된다.

몰드(10)는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 예컨대 카본으로 형성되며, 그 내부에는 몰드(10) 내표면에 개구하는 다수 개의 감압통로(12)가 형성되어 있다. 감압 통로(12)에는 도시하지 않은 감압 기구가 연결되며, 몰드(10)는 회전됨과 동시에 그 내면으로부터 감압통로(12)를 통하여 흡기할 수 있게 되어 있다. 몰드(10)의 내표면에는 석영 원료 분말을 퇴적함으로써 석영가루층(30)을 형성할 수 있다. 이 석영가루층(30)은 몰드(10)의 회전에 의한 원심력에 의해 내벽면에 유지된다. 유지된 석영가루층(30)을 아크 방전 수단으로 가열하면서 감압통로(12)를 통하여 감압함으로써 석영가루층(30)이 녹아 석영유리층이 형성된다. 냉각후에 석영 유리 도가니를 몰드(10)에서 꺼내어 정형함으로써 석영 유리 도가니가 제조된다.

가열로(20)의 로 내 상부에는 아크 방전을 행하는 전극(21)이 설치되어 있다. 도시한 예에서는 전극(21)은 3개 조합하여 형성되어 있다. 이 전극(21)은 로 내 상부의 지지대(22)에 장착되어 로 내를 차폐하는 차폐 수단을 구성하고 있으며, 지지대(22)의 중앙에 위치하여 아크 용융 위치의 몰드(10)를 향하여 지지대(22)로부터 하방으로 돌출되어 설치되어 있다. 이 지지대(22)에는 전극(21)을 상하 이동시키는 수단(도시 생략)이 설치되어 있으며, 몰드(10)의 출입시에는 전극(21)이 상방으로 인상되고 아크 용융시에는 전극(21)이 몰드를 향하여 하강한다.

또한 지지대(22)는 탄소 전극(21)을 그 전극간 거리를 설정할 수 있게 하여 지지하는 지지부(22a)와, 이 지지부(22a)를 수평 방향으로 이동할 수 있게 하는 수평 이동 수단과, 복수 개의 지지부(22a) 및 그 수평 이동 수단을 일체로 하여 상하 방향으로 이동할 수 있게 하는 상하 이동 수단을 갖는 것이며, 지지부(22a)에서는 탄소 전극(21)이 각도 설정축(22b) 둘레로 회동 가능하게 지지되고, 각도 설정축(22b)의 회전 각도를 제어하는 회전 수단을 가지고 있다. 탄소전극(21，21)의 전극간 거리를 조절하려면 회전 수단에 의해 탄소 전극(21)의 각도를 제어함과 아울러 수평 이동 수단에 의해 지지부(22a)의 수평 위치를 제어한다. 또한, 상하 이동 수단에 의해 지지부(22a)의 높이 위치를 제어하여 전극 선단부의 석영가루층(30) 바닥부 위치에 대한 높이 위치를 제어하는 것이 가능해진다.

또한, 도면에는 좌단의 탄소전극(21)에만 지지부(22a) 등을 도시하였으나, 다른 전극도 동일한 구성에 의해 지지되고 있으며, 개개의 탄소 전극(21)의 높이도 개별적으로 제어 가능하게 할 수 있다.

아크 방전 수단은, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 고순도의 탄소로 형성된 봉형상을 이루는 복수 개의 전극(탄소 전극)(21)과, 이들 탄소 전극(21)을 유지함과 아울러 이동시키는 전극 이동 기구(22a，22b)와 300kVA 내지 12,000kVA의 출력 범위에서 각 탄소 전극(21)에 전류를 통하게 하기 위한 전원 장치(도시 생략)를 구비한다.

탄소 전극(21, 21，21)은 예컨대 교류 3상(R상, S상, T상)의 아크 방전을 행하도록 동일 형상의 전극봉으로 이루어지며, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 하방에 꼭지점을 갖는 역삼각뿔 형태가 되도록 설치되어 있다. 탄소 전극(21)은 본 실시 형태에서는 3개이나, 탄소 전극(21) 사이에 아크 방전을 행할 수 있으면 되며, 2개일 수도 4개일 수도 있다. 탄소 전극(21)의 형상도 한정되지 않는다. 탄소 전극(21)은 선단으로 갈수록 서로 근접하도록 배치되어 있다. 전원은 교류일 수도 직류일 수도 있다.

본 실시 형태의 제조 장치는, 전극(21)의 측방 위치로부터 전극(21) 부근을 통하여 몰드(10) 내부의 용융 공간을 향하여 공기를 분출하는 압입 급기 수단과, 가열로 내의 공기를 배출하는 배기 수단이 형성되어 있다.

구체적으로 설명하면, 도시한 예에서는 지지대(22)의 하측으로서 전극(21)의 측방에 급기 덕트(23)가 설치되어 있다. 이 급기 덕트(23)는 로 내 상부를 통과하여 로외의 급기 수단(도시 생략)에 연결되어 있다. 급기 덕트(23)는 전극(21)의 양측에 2곳 설치되어 있으며, 전극(21)으로부터의 거리가 같게 설정되고, 양측 급기 덕트(23) 사이의 대략 중앙에 전극(21)이 위치하고, 평면에서 보았을 때 전 극(21)의 중심 위치에 대하여 아크 용융시의 몰드(10) 중심축이 일치하도록 설정되어 있다.

각각의 급기 덕트(23)의 선단은 전극(21)을 향하여 개구되어 있으며, 로 내 압력보다 높은 압력으로 공기가 급기 덕트(23)를 통하여 로 내로 공급될 수 있게 되어 있다(압입 급기). 급기 덕트(23)로부터 분사된 공기는 전극(21)을 향하여 흐르며, 아크 방전중에 전극(21) 부근에 분사된 공기는 전극(21) 부근에 발생하고 있는 아크 화염의 영향으로 인해 전극(21)을 따라 흘러내리고, 전극(21)의 하방에 설치되어 있는 몰드 내부의 용융 공간을 향하여 흐른다. 이와 같이 급기 덕트(23)와 아크 방전중의 전극(21)은 이 가압 공기의 유입에 의해 몰드 내부의 용융 공간의 압력을 주위보다 높게 유지하도록 몰드(10) 내부의 용융 공간 내를 가압하는 압입 급기 수단을 구성한다. 급기 덕트(23)로부터 분출되는 공기는 용융 공간의 기압은 용융 공간의 주위보다 100Pa 이상 높은 기압차를 형성하도록 설정된다.

본 실시 형태에 있어서 급기 덕트(23)는 전극(21)의 양측에 2곳 설치하였으나, 이 전극(21)을 향하여 압입 급기가 가능한 배치라면 이러한 구성에 한정되지 않으며, 평면에서 보았을 때 전극(21)을 중심으로 대칭인 3곳 등 복수 곳에 급기 덕트를 설치하고, 각각의 급기 덕트(23)로부터 흘러나온 공기가 전극(21) 부근에서 합류 가능한 배치로 하는 것도 가능하다.

본 실시 형태의 석영 유리 도가니의 제조 장치는 상기 압입 급기 수간과 함께 가열로 내의 공기를 배출하는 배기 수단이 형성되어 있다. 배기 수단으로는, 도 1에 도시한 바와 같이, 가열로(20)의 측벽(24)이 이중으로 형성되어 이 측 벽(24)의 내부에 배기로(25)가 설치된다. 배기로(25)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 가열로(20)의 양측의 측벽에 형성되어 있으나, 이 양측의 측벽과 함께 배후의 벽에 더 형성할 수도 있다. 이와 같이 측벽(24)을 이중 구조로 하여 배기로를 형성함으로써 로 내의 열로부터 배기로(25)를 보호함과 아울러 로 내에서 발생하는 열 및 소음 등의 외부로의 전달을 저감할 수 있다. 가열로(20)의 측벽(24)에 배기로(25)의 배기구(26)가 설치되어 있다.

상기 배기구(26)는 상기 급기 덕트(23)의 분출구보다 하측에 설치되어 있다. 바람직하게는 배기구(26)는 몰드(10)의 상단보다 하방의 위치에 설치되어 있다. 배기구(26)의 길이 치수는 도 1에 도시한 전후 방향의 치수인데, 적어도 몰드(10)의 형태 치수보다 크게 설정된다. 배기구(26)를 하방에 설치함으로써 몰드(10) 바깥으로 흘러나온 공기는 주로 하강 흐름이 되어 배기로를 향하며, 배기에 포함되는 석영 퓸이 상방으로 잘 비산되지 않으므로 천장 부분 및 전극에 부착되는 석영 퓸을 저감하는 것이 가능해진다.

이하, 본 실시 형태에 따른 석영 유리 도가니의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.

본 실시 형태의 석영 유리 도가니의 제조 방법에서는, 가열로(20) 외부에서 몰드(10)에 원료 가루를 충전하여 석영가루층인 성형체(30)를 성형하는 충전 공정과, 석영가루층(30)이 충전된 몰드(10)를 가열로(20) 내에 로딩 이동하는 로딩 공정과, 전극(21)의 위치를 설정하는 전극 위치 설정 공정과, 전극(21)에 전력을 공급하여 아크 방전을 시작하여 원료 가루를 아크 용융하는 용융 공정과, 급기 덕 트(23)로부터 압입 급기를 시작하는 급기 시작 공정과, 용융 종료후에 급기 덕트(23)로부터의 급기를 정지하는 급기 정지 공정과, 몰드(10)를 언로딩하는 언로딩 공정을 갖는다.

충전 공정에서는, 가열로(20) 외부에서 몰드(10)에 석영 가루(원료 가루)를 충전하고, 석영가루층(30)을 원하는 상태로 성형한다.

로딩 공정에서는 석영가루층(30)이 충전된 몰드(10)를 도시하지 않은 이동 수단에 의해 도어(27)가 개방된 가열로(20) 내에 로딩하여 도어(27)를 폐쇄한다. 이 때, 전극(21)은 몰드(10)의 로딩에 지장이 없도록 상측의 로딩시 높이 위치로 설정된다.

전극 위치 설정 공정에서는, 상하 이동 수단에 의해 전극(21)의 위치를 로딩시 높이 위치로부터 하강시켜 아크 용융을 시작하기에 적합한 아크 시작시 높이 위치로 설정한다.

용융 공정에서는, 전극(21)에 전력을 공급하여 아크 방전을 시작하여 원료 가루를 아크 용융한다.

급기 시작 공정에서는, 전력 공급 시작후에 급기 수단에 의해 급기 덕트(23)로부터 기류를 분출하여 용융 공간 내를 가압한다. 전력 공급 전에 기체를 분출한 경우에는 석영가루가 비산하는 등 석영가루층(30) 표면이 설정된 상태로부터 변화할 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다.

이 때, 급기 덕트(23)로부터 분출하는 기류를 제어하여 용융 공간 안이 그 주위보다 100Pa 이상 높은 기압차를 가짐과 아울러 이 기압차를 유지하도록 제어한 다.

용융 공정에서의 급기 수단에 의한 제어를 보다 상세하게 설명하면, 아크 용융중의 용융 공간중의 기체의 흐름은 도 4에 실선 화살표로 도시한 바와 같이 용융 공간 내에서는 몰드(10) 중심부 부근에서 전극(21) 선단 위치로부터 하강하고, 도가니 바닥부(C3)인 석영가루층(30) 최하부 부근에서 대략 수평 방향 외측을 향하며, 도가니 만곡부(C2) 벽부분(C1)을 따라 상승하고, 몰드(10) 바깥에서 다시 하강하여 배기구(26)를 향하도록 되어 있다.

이와 같이 기체를 급기 덕트(23)에서 전극(21)으로 분출함으로써 용융 공간으로부터 외부로 배출된 석영 퓸을 포함하는 배기가 전극(21) 등에 도달하는 것을 방지하여 천장 부분 및 전극에 부착하는 석영 퓸을 저감하는 것이 가능해진다.

이와 같이 압입 급기량을 제어함으로써 도 4에 실선 화살표로 도시한 기체의 흐름을 도 4에 파선으로 도시한 전극(21)으로부터의 방사열에 대하여 제어함으로써 석영가루층(3)의 면 내에서의 온도 분포를 원하는 상태로 하여 균질한 석영 유리 도가니를 제조하는 것이 가능해진다. 여기서 균질이란 석영 유리 도가니의 표면 특성이 면내 위치에 따라 흐트러지지 않는 것을 의미하며, 석영 유리 도가니의 표면 특성이란 도가니 내표면에서의 유리화 상태 및 두께 방향에서의 기포 분포 및 기포의 크기, OH기의 함유량, 불순물 분포, 표면의 요철 및 이들 도가니 높이 방향에서의 불균일 등의 분포 상태 등 석영 유리 도가니에서 끌어올린 반도체 단결정의 특성에 영향을 미치는 요인을 의미하는 것이다.

용융 공정에서 용융 공간의 기압을 그 주위보다 높게 형성함으로써 주위로부 터 비산하는 이물질이 용융 공간에 유입되는 것을 방지할 수 있다. 용융 공간의 기압은 용융공간의 주위보다 100Pa 이상 높은 기압차를 형성하는 것이 바람직하다. 용융 공간의 기압이 주위보다 100Pa 이상 높음으로써 압입 급기가 용융 공간 전체를 덮어 용융 공간에 주위로부터 기류가 유입되지 않으므로 용융 공간으로의 이물질의 혼입을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 로 내에 도입되는 공기는 상기 기압차가 형성될 정도의 가압 공기를 도입하는 것이 바람직하다.

급기 정지 공정에서, 전력 공급 종료와 동시 또는 용융 종료와 동시에 급기 덕트(23)로부터의 급기를 정지한다. 또한, 급기 덕트(23)로부터의 기체를 석영 유리 도가니의 냉각에 사용하는 경우에는 필요한 냉각 시간이 경과한 후 급기를 정지할 수 있다.

언로딩 공정에서, 도어(27)를 열어 몰드(10)를 언로딩하고, 가장자리 절삭(rim cut), 내표면 처리 등 필요한 정형 처리를 행하여 도 5에 도시한 석영 유리 도가니(C)를 제조한다.

도 5는 석영 유리 도가니의 일례를 도시하고 있다. 이 석영 유리 도가니(C)는 벽부분(C1), 만곡부(C2), 바닥부(C3)로 이루어진다. 본 실시 형태에서는 아크 용융시의 전극(21) 위치, 공급 전력, 급기 덕트(23)로부터 분출하는 기체량을 조합하여 이들을 용융 상태에 따라 제어함으로써 벽부분(C1), 만곡부(C2), 바닥부(C3)에서의 내표면 특성을 균일한 상태 또는 벽부분(C1)의 상부만이 표면 거칠기가 높은 상태 등 석영 유리 도가니(C)의 내표면 특성을 원하는 상태로서 제조하는 것이 가능하다.

본 실시 형태의 석영 유리 도가니의 제조 장치는, 이상과 같이 압입 급기 수단과 함께 로 내의 공기를 배출하는 수단이 형성되어 있으므로, 용융 공간으로의 이물질의 혼입을 확실하게 방지할 수 있고, 열 배출 및 석영 퓸의 배출 효과가 뛰어나며, 더욱이 용융 공간 및 로 내의 기류가 안정적이므로 아크가 안정적이어서 균질한 석영 유리 도가니를 제조할 수 있기 때문에 산업상의 이용 가능성을 갖는다.

본 실시 형태의 석영 유리 도가니의 제조 방법은 몰드의 내면에 퇴적한 석영가루층을 가열 용융하고 유리화하여 석영 유리 도가니를 제조하는 방법에 있어서, 용융중에 용융 공간에 압입 급기를 행함으로써 용융 공간의 기압을 용융 공간 외부보다 높게 하고, 예컨대, 용융 공간과 용융 공간 외부와의 사이에 100Pa 이상의 기압차를 형성하므로 아크 용융중에 도가니 내부에 이물질이 혼입하지 않아 고품질의 도가니를 제조할 수 있기 때문에 산업상의 이용 가능성을 갖는다.

Claims

몰드의 용융 공간 내면에 퇴적한 석영가루층을 가열 용융하고 유리화하여 석영 유리 도가니를 제조하는 방법에 있어서,

용융 중에 상기 용융 공간에 압입 급기를 행하여 상기 용융 공간의 기압을 용융 공간 외부보다 높은 상태에서 가열 용융하는 것을 특징으로 하는 석영 유리 도가니의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 용융 중에 용융 공간에 압입 급기를 행하여 용융 공간의 기압을 주위보다 높게 하고, 용융 공간과 주위와의 사이에 100Pa 이상의 기압차를 형성하는 석영 유리 도가니의 제조 방법.
내부에 용융 공간을 갖는 몰드를 수납하는 가열로를 구비하며, 가열로 내에는 몰드 내부의 용융 공간을 향하는 아크 전극이 설치되어 있고, 몰드의 용융 공간 내면에 퇴적한 석영가루층을 아크 방전에 의해 가열 용융하고 유리화하여 석영 유리 도가니를 제조하는 장치에 있어서,

아크 전극의 측방으로부터 몰드의 용융 공간을 향하여 공기를 분출하는 수단과, 이 공기 분출 수단의 분출구보다 하측에 가열로 내의 공기를 배출하는 배기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 석영 유리 도가니의 제조 장치.