(57)【要約】【課題】  発熱体を効率よく安価に製造でき、加熱効率を低下させることなく発熱体を安定して支持することが可能な電気ヒーターを提供すること。【解決手段】  蛇行状の電流路１２を有する板状の発熱体１０と、発熱体１０が支持体２０を介して取り付けられる外装材３０とを有する。発熱体１０は、その端部１０ａが電流路１２の対をなす折返部１４，１５の間に位置し、端部１０ａを外装材３０側へ折り曲げると共に外装材３０を貫通させる。【選択図】    図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛇行状の電流路を有する板状の発熱体と、前記発熱体が支持体を介して取り付けられる外装材とを有する電気ヒーターであって、
前記発熱体は、その端部が前記電流路の対をなす折返部の間に位置し、
前記端部を前記外装材側へ折り曲げると共に前記外装材を貫通させた電気ヒーター。
【請求項２】
前記端部は、前記電流路の直線状部から交差する方向へ張り出す張出部を有し、前記外装材は、その長手方向に沿って湾曲して形成されると共に前記張出部を保持する保持部材を有し、前記張出部を前記外装材側へ折り曲げると共に前記保持部材を介して前記外装材を貫通させた請求項１記載の電気ヒーター。
【請求項３】
前記電流路は、前記張出部の直前の折返部に接続する小蛇行部を有する請求項２記載の電気ヒーター。
【請求項４】
前記発熱体及び前記外装材は、それらの長手方向に沿って複数配列される請求項１〜３のいずれかに記載の電気ヒーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気ヒーターに関する。さらに詳しくは、蛇行状の電流路を有する板状の発熱体と、前記発熱体が支持体を介して取り付けられる外装材とを有する電気ヒーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述の如き電気ヒーターとして、例えば特許文献１に記載の如きものが知られている。同文献では、発熱体及び発熱体を取り付ける断熱部材を略円筒形に配置している。しかし、同文献には、発熱体の端部処理について、詳細は示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１００７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、発熱体を効率よく安価に製造でき、加熱効率を低下させることなく発熱体を安定して支持することが可能な電気ヒーターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る電気ヒーターの特徴は、蛇行状の電流路を有する板状の発熱体と、前記発熱体が支持体を介して取り付けられる外装材とを有する構成において、前記発熱体は、その端部が前記電流路の対をなす折返部の間に位置し、前記端部を前記外装材側へ折り曲げると共に前記外装材を貫通させたことにある。
【０００６】
上記構成によれば、発熱体端部を外装材側へ折り曲げると共に外装材を貫通させるためには、その分の距離（長さ）が必要となる。図６に示すように、発熱体の端部が電流路の対をなす折返部の間に位置させることで、材料に生じる無駄を最小限に抑えることができ、効率よく安価に発熱体を製造することができる。
【０００７】
係る場合、前記端部は、前記電流路の直線状部から交差する方向へ張り出す張出部を有し、前記外装材は、その長手方向に沿って湾曲して形成されると共に前記張出部を保持する保持部材を有し、前記張出部を前記外装材側へ折り曲げると共に前記保持部材を介して前記外装材を貫通させるとよい。
【０００８】
上記構成によれば、端部が電流路の直線状部から交差する方向へ張り出す張出部を有するので、上記の如く発熱体の材料に無駄が生じにくい。また、外装材が長手方向に沿って湾曲して形成されている場合に張出部を折り曲げることで、図１１（ａ）に示す如く、保持部材を幅狭に形成することができる。これにより、外装材と保持部材の間に生じる隙間が小さくなり、保持部材を外装材に密着するように固定でき、張出部の保持がより安定する。
【０００９】
また、前記電流路は、前記張出部の直前の折返部に接続する小蛇行部を有するとよい。これにより、張出部近傍にも発熱体を配置することができ、加熱効率（加熱の面内均一性）がさらに向上する。
【００１０】
前記発熱体及び前記外装材は、それらの長手方向に沿って複数配列されても構わない。
【発明の効果】
【００１１】
上記本発明に係る電気ヒーターの特徴によれば、発熱体を効率よく製造でき、加熱効率を低下させることなく発熱体を安定して支持することが可能となった。
【００１２】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る電気ヒーターの概略斜視図である。
【図２】電気ヒーターを組み合わせた状態の概略斜視図である。
【図３】図２の部分拡大斜視図を示し、（ａ）は炉内側（表面側）、（ｂ）は炉外側（裏面側）を示す図である。
【図４】図２の部分拡大平面図である。
【図５】発熱体の展開図である。
【図６】発熱体の作製を説明する図である。
【図７】支持碍子を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図図である。
【図８】外装材の炉外側（裏面側）を示す部分拡大斜視図である。
【図９】補強部材を示す部分拡大斜視図であり、（ａ）は炉内側（表面側）、（ｂ）は炉外側（裏面側）を示す図である。
【図１０】端部近傍の拡大図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図１１】張出部の保持状態を説明する図であり、（ａ）は第一実施形態の例、（ｂ）は比較例を示す図である。
【図１２】他の実施形態における発熱体を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係る電気ヒーター１は、図１〜４に示すように、大略、炉内を加熱する発熱体１０と、発熱体１０を支持する支持体２０と、支持体２０が取り付けられる外装材３０とを備える。本実施形態では、図１に示すように、外装材３０は半円筒形を呈し、発熱体１０がその内周面に沿うと共にスリット１１の長手方向が鉛直方向Ｚに沿うように配置されている。また、図２に示すように、電気ヒーター１が、発熱体１０及び外装材３０の周方向Ｙ（長手方向）に沿って組み合わせれ、円筒形の加熱装置（電気ヒーター）１’として機能する。この点から本発明を分割ヒーターと称することもできる。本発明の如き分割ヒーターは、加熱装置１’において、被処理物の取り出しや、被処理物が処理時に収容される反応管の取り外し等の炉内のメンテナンスが簡単となる。
【００１５】
発熱体１０は、図１，２，３（ａ）に示すように、外装材３０の内周面に沿うように湾曲して形成されている。本実施形態において、発熱体１０は、図５に示すように、大略、上下端から交互に形成されたスリット１１と、スリット１１に並行する直線状部１３と、直線状部１３を接続する略円弧状の上折返部１４及び下折返部１５とを有し、蛇行状の電流路１２が形成されている。発熱体１０の端部１０ａは、直線状部１３と同一平面において直線状部１３と直交する方向に張り出す張出部１６を有する。この張出部１６は、外装材３０側へ折り曲げられ、後述の保持部材３１を介して外装材３０を貫通する。
【００１６】
図３（ａ），５に示すように、電流路１２は、張出部１６（端部１０ａ）の直前の上折返部１４ｚに接続される小蛇行部１７を有する。この小蛇行部１７は、第二折返部１７ａと、この第二折返部１７ａと隣接する下折返部１５ｙ，１５ｚとを接続し、直線状部１３に並行する一対の第二直線状部１７ｂとを有する。そして、小蛇行部１７は、一部が直線状部１３の長手方向に対して傾斜する傾斜部１８ａを有する接続部１８を介して上折返部１４ｚに接続される。この小蛇行部１７を設けることで、図１０に示すように、張出部１６の下部（発熱体１０の端部１０ａ近傍）にも発熱体１０が位置することとなり、加熱効率（加熱の面内均一性）がさらに向上する。
【００１７】
ここで、発熱体１０は、図６に示すように、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌやニッケルクロム合金等の導電性材料よりなる薄板部材１０’を適宜大きさに切断した薄板部材１０’を加工して製作される。発熱体１０の端部１０ａを折り曲げて外装材３０を貫通させるためには、図４に示すように、電流路１２と外装材３０の裏面側の接続部材３２までの距離Ｌが最低限必要となる。
【００１８】
図６に一点鎖線で示すように、例えば、直線状部１３からその距離Ｌ分延長することで、発熱体１０の端部１０ａ’で距離Ｌを確保できる。しかし、薄板部材１０’を発熱体１０の幅Ｗよりも幅広（Ｗ’）としなければならず、加工によって無駄となる部分Ｐ２も多い。他方、本実施形態の如く、直線状部１３から直交する方向に張り出す張出部１６を設けることで、端部１０ａを上下折返部１４，１５の間（発熱体１０の幅Ｗ）に位置させることができ、発熱体１０の幅Ｗと同等の幅の薄板部材１０’を加工すればよく、加工による無駄となる部分Ｐ１も少ない。よって、生産効率が高く、安価に製造することが可能となる。
【００１９】
また、端部１０ａ’によって距離Ｌを確保する場合、最後の上折返部１４ｚは不要となるが、それにより外装材３０の側端部（周方向Ｘで隣接する他の外装材近傍）において非加熱部分が増加するため、加熱効率が低下してしまう。また、加熱装置１’が大型化（大口径化）すれば、発熱体１０の長さも増加する。しかし、鋼材には規格寸法があるため、加熱装置１’の大型化に従い、分割ヒーター１の数（ヒーター分割数）も増加する。よって、端部１０ａ’の処理では、加熱装置１’全体で非加熱部分が増大してしまう。このように、張出部１６を設けることで、非加熱部分の増大を抑制することも可能となる。
【００２０】
図７に示すように、支持体２０は、ボルト２１と、ボルト２１に挿通される管状碍子２２と、ボルト２１の頭部近傍に位置する溝部２３を形成する一対の環状碍子２４，２４と、ナット２５からなる。溝部２３に発熱体１０の各折返部１４，１５が掛止され、ボルト２１、ナット２５により外装材３０に取り付けられる。なお、管状碍子２２及び環状碍子２４は、例えば、アルミナ質、アルミナシリカ質、ムライト質、ジルコン質又はコージライトを主体とするいわゆるセラミックス材料や窒化珪素質材料により構成され、発熱体１０と外装材３０との間で絶縁を確保する。
【００２１】
外装材３０は導電性の材料から構成されており、例えば、ステンレス材等の金属材料よりなる。図３（ｂ），８に示すように、外装材３０は、大略、折り曲げられた張出部１６を貫通させて保持する保持部材３１と、外装材３０の裏面側で張出部１６と電気的に接続する接続部材３２と、接続部材３２を外装材３０に固定する固定部材３３を有する。保持部材３１及び固定部材３３は、上述の碍子２２，２４と同等の部材を備え、絶縁を確保している。なお、外装材３０の内周面にバフ加工を施したり、白金箔等を貼り付けたりしてリフレクタ効果を持たせてもよい。
【００２２】
なお、本実施形態において、図１〜４，９に示すように、外装材３０には、その外周を覆う補強部材４０が設けれている。この補強部材４０は、大略、接続部材３２に接続されたリード部材３９を貫通させる貫通部４１と、リード部材３９と接続される接続部材４２と、接続部材４２を固定する固定部材４３とを備える。また、下部には断熱ボード４４を設けてもよく、外装材３０の外周面にも断熱ボードを設けてもよい。
【００２３】
ここで、図４，１０に示すように、本実施形態において、外装材３０は円弧状に湾曲して形成され、折り曲げられた張出部１６は保持部材３１を貫通し保持されている。張出部１６は、その幅ｗが鉛直方向Ｚに沿うように形成されているので、図１１（ａ）に示すように、保持部材３１を縦長とすることができる。従って、湾曲する外装材３０と保持部材３１との間に隙間が生じにくくなり、安定して張出部１６（発熱体１０）を保持することができる。他方、同図（ｂ）に示す如く、端部１０ａをそのまま折り曲げた場合、幅広の保持部材３１’としなければならない。そのため、外装材３０との間に大きい隙間Ａが生じ、保持が不安定となる。
【００２４】
最後に、本発明のさらに他の実施形態の可能性について説明する。
上記実施形態において、張出部１６を発熱体１０の外方に向けて直交方向に張り出せたが、張り出す方向はこれに限られるものではない。例えば、図１２（ａ）に示す如く、張出部１６を発熱体１０の内方（隣接する直線状部１３側）に向けて張り出させても構わない。これらの例では、同一平面上において、直線状部１３の長手方向Ｎに直交する方向に折り曲げたが、外装材３０の接続部材３１と接続できれば、その張出位置、方向、角度や長さは限定されない。
【００２５】
また、上記実施形態において、小蛇行部１７を設けたが、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示す如く、省略しても構わない。但し、張出部１６近傍において、端部１０ａ１の下部に電流路１２が配置されずに非加熱部分Ｓが生じ、加熱効率（加熱の面内均一性）が低下する。この点で、上記実施形態が優れている。なお、小蛇行部１７の蛇行形状は、上記の例に限られるものではない。
【００２６】
上記実施形態において、発熱体１０の端部１０ａに張出部１６を設け、この張出部１６を折り曲げて外装材３０に貫通させたが、これに限られるものではない。例えば、図１２（ｅ）に示す如く、上折返部１４ｚから所定の距離延設して端部１０ａを発熱体１０の幅Ｗ内に位置させても構わない。但し、係る場合、端部１０ａの下部に小蛇行部１７を形成することが困難となり、非加熱部分Ｓが生じ、加熱効率が低下する場合がある。さらに、端部１０ａを張り出すことなく折り曲げるため、図１０（ｂ）に示したように、幅広の保持部材３１’が必要となり発熱体の保持安定性に欠ける。これらの点で上記実施形態が優れている。
【００２７】
上記実施形態において、上折返部１４ｚ近傍に位置する端部１０ａを例に説明したが、下折返部１５であっても同様である。
【００２８】
上記実施形態において、張出部１６を保持部材３１に貫通させて保持させた。しかし、保持手段はこれに限られるものではなく、例えば、溝に掛止させる態様や平坦面に載置する態様であってもよい。
【００２９】
上記実施形態において、発熱体１０にスリット１１を形成することで蛇行状の電流路１２を形成した。しかし、これに限られるものではなく、例えば、複数の板状部材の上下端を他の部材で接続して蛇行状の電流路１２を形成してもよい。また、上下側端１４，１５の形状も上記実施形態に限られるものではない。
【００３０】
上記実施形態において、半円筒形状の電気ヒーター１で円筒状の加熱装置を構成したが、これに限られるものではなく、複数個組み合わせて構成することができる。また、電気ヒーター１の形状は、円弧状に限られるものでもなく、平板形状でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る電気ヒーターは、例えばガラス、セラミック、金属等の被加熱物の熱処理用のヒーターとして利用することができる。また、反応炉、拡散炉にも適用可能である。さらに、本発明は、例えば、半導体集積回路装置(半導体デバイス)が作り込まれる基板（半導体ウエハ）に酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローやアニール及び熱ＣＶＤ反応、スパッタリング等による成膜処理に使用される基板処理用加熱装置に利用することができる。基板はシリコンウエハ、ＳｉＣウエハ、ガラス等のウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、光ディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。製造された半導体デバイスは、ＩＣ、メモリ、ＬＣＤ、ＣＭＯＳ等の画像センサー、インバーター等に用いられるパワー半導体等に用いられる。なお、バッチ式熱処理装置および枚葉式熱処理装置に限らず、ヒータユニットを備えた半導体製造装置全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１：電気ヒーター、１’：加熱装置（電気ヒーター）、１０：発熱体、１０’：薄板部材、１０ａ，１０ａ’：端部、１１：スリット、１２：電流路、１３：直線状部、１４：上折返部、１５：下折返部、１６：張出部、１７：小蛇行部、１７ａ：第二折返部、１７ａ：第二折返部、１７ｂ：第二直線状部、１８：接続部、１８ａ：傾斜部、２０：支持体、２１：ボルト、２２：管状碍子、２３：溝部、２４：環状碍子、２５：ナット、３０：外装材、３１：保持部材、３２：接続部材、３３：固定部材、３９：リード部材、４０：補強部材、４１：貫通部、４２：接続部材、４３：固定部材、４４：断熱ボード、Ａ：隙間、Ｌ：距離、Ｘ：径方向、Ｙ：周方向、Ｚ：鉛直方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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