(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱エレメント（４５０）を支持するための支持システム（１００，２０１，３０１，４００，４０１）であって、
高さ方向（ｚ）が主延長方向であり、加熱エレメント（４５０）に適合される近位端部（１１３、２１３、３１３）と遠位端部（１１２、２１２、３１２）を有する支持部材（１１１、２１１、３１１）と、
前記支持部材（１１１，２１１，３１１）の遠位部分に係合されたスプリングエレメント（１２２、２２２、３２２）を有する耐力システムであって、前記遠位部分が前記近位端部（１１３、２１３、３１３）から離れた箇所に形成された耐力システムを備え、
前記耐力システムは、耐力方向（ｘ）において前記支持部材に弾性力を提供し、剛性方向（ｙ）において支持システムの動きを制限し、
前記耐力システムは、高さ方向（ｚ）に前記遠位部分から前記近位端部（１１３、２１３、３１３）に向かって、少なくとも一部が延在し、
前記支持部材および前記スプリングエレメントが、前記耐力方向（ｘ）または前記剛性方向（ｙ）に配置されていることを特徴とする支持システム。
【請求項２】
前記スプリングエレメント（１２２、２２２、３２２）が、前記耐力方向（ｘ）に沿った主弾性方向を有することを特徴とする請求項１記載の支持システム。
【請求項３】
前記スプリングエレメント（１２２、２２２、３２２）が、平行方向に配置された２又は３以上のリーフ（１２２ａ、１２２ｂ）を有することを特徴とする請求項１または２記載の支持システム。
【請求項４】
さらに、前記耐力システムは、前記耐力方向（ｘ）を向いており、かつ、前記支持部材の前記遠位端部が、直接的にまたは他の部材を介して間接的に噛み合わされたレールガイド配列（２２５、３２５）を有することを特徴とする請求項１または２記載の支持システム。
【請求項５】
前記スプリングエレメントが、Ｕ字状スプリングによって形成されていることを特徴とする請求項４記載の支持システム。
【請求項６】
前記支持部材および前記スプリングエレメントの少なくとも一方の材料が、高融点金属を少なくとも９０重量％含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の支持システム。
【請求項７】
前記高融点金属が、タングステン、モリブデン、タンタル、レニウム、ニオブおよびそれらの合金から選ばれることを特徴とする請求項６記載の支持システム。
【請求項８】
少なくとも１つの加熱エレメントと、少なくとも２つの請求項１〜７のいずれかに記載された支持システム（１００、２０１、３０１、４００、４０１）を有することを特徴とする加熱システム。
【請求項９】
前記支持システム（１００、２０１、３０１、４００、４０１）は、共通の中心点から各支持システムの耐力方向が方向付けられていることを特徴とする請求項８記載の加熱システム。
【請求項１０】
少なくとも１つの支持システムの前記スプリングエレメント（１２２、２２２、３２２）が、安定状態においてプリテンションがかけられていることを特徴とする請求項８または９記載の加熱システム。
【請求項１１】
前記加熱エレメント（４５０）の下方であって、前記スプリングエレメント（１２２、２２２、３２２）の上方に配置され、前記支持部材が膨張して通過できる開口を備えた熱シールドシステム（４６０）を有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱エレメントのための支持システムに関するものであり、また少なくとも１つの加熱エレメントを有する加熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗加熱エレメントを有する炉または電気ヒータは一般的に知られており、様々な用途のために様々な産業分野で使用されている。電流が、熱フィラメントとして公知の電気抵抗加熱エレメントを通って流れるとき、電気抵抗によって、電気エネルギーが、熱に変換される。一般に、加熱エレメントは、加熱されるアイテムすなわち被加熱材の近くに配置される。半導体材料のプロセスや、化合物半導体のエピタキシャル成長などの、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）技術のような様々な用途の加熱システムは、例えば、加熱エレメントアッセムブリーの設計及び材料で問題となる８００℃以上の高温で動作することが要求される。特に高温が要求される利用分野において、加熱エレメントは、しばしば（高価で、所望の形状に加工することが難しい）セラミック材料から製造されるか、またはタングステン、モリブデン、レニウム、タンタル、その他、またはこれらの合金のような高融点金属を含んでいる。
【０００３】
高温加熱システムを設計する際に、対処しなければならない課題の１つは、加熱エレメントの熱的に誘導される膨張および収縮の繰り返しである。ＭＯＣＶＤ反応装置のような、特に特定の用途に対して、加熱エレメントの正確な位置決めが重要であり、加熱システムの動作サイクル中に制御された方法で維持されるべきである。通常、このようなターミナルなどの種々の機械的支持構造は、加熱エレメントが正しく配置され、所定の位置に保持されていることを確実にするために使用される。例えば、炉内でＭＯＣＶＤプロセスが行われているときに、加熱エレメントは大きく膨張する１０００〜２２００℃まで加熱され、ターミナルによって固定された位置に維持されるとき、重大な機械的ストレスが、加熱エレメントの材料の内部に発生する。そのような機械的ストレスは、制御できない塑性変形を引き起こすか、加熱エレメントが劣化し、破壊し、加熱エレメントの寿命が減少する。制御できない変形は、望ましくない。何故なら、これには、加熱エレメントと、加熱システムの他の部材、又は他の加熱エレメントの間の接触による重大なリスクが存在し、その結果として短絡が発生するからである。さらに、加熱エレメントの変形が局所電気抵抗率に影響するので、塑性変形は、均一にまたは正確に制御された温度分布が重要な化合物半導体のエピタキシャル成長のような高温アプリケーションの用途では、特に不利である。高融点金属を含む加熱エレメントの状態が、最も問題である。何故なら、耐クリープ強度は、温度により減少し、１２００から１４００℃の間で実質的に急激に低下するからである。この温度を上回ると、小さなストレスであっても、加熱エレメントが冷却されるときに保持される、好ましくない塑性変形を引き起こす。
【０００４】
固定された端部の問題を解決するために、好ましい方向に加熱エレメントの膨張が許容される、柔軟なエレメントを有する様々なシステムが考案されている。このような公知のターミナルは、例えば加熱エレメントとターミナルとの間の接続位置を移動できるＵ字形状を有するスプリングのような、異なる種類のスプリングを有する。Ｕ字形状を有するこのようなスプリングが、ある程度の加熱エレメント内部の熱誘導ストレスの低減を達成しているとき、加熱エレメントは、それ自身で２または３以上の方向に膨張するので、それらの特性を実際には十分確実にすることができず、それ自体または加熱システムの他の部分と加熱エレメントの電気的接触による短絡の危険が残る。
【０００５】
特許文献１には、平面内で加熱エレメントを固定するために、ピンを挿入できるように延在した複数のピン開口部を含む加熱エレメントが提案されている。ピン開口部の大きさおよび幾何学的形状は、所定の温度範囲内において、それらが、水平方向において加熱エレメントの膨張を許容するように設計される。しかしながら、実際には、いくつかの問題が、特に１５００℃以上の高温で発生する。このような高温において加熱エレメントと接触しており、通常は高融点金属で作られているピンは、このように水平方向に自由に移動するのを妨げるので、加熱エレメントの拡大によって結合する傾向を有することがわかる。結果として、機械的ストレスは、加熱により発生し、加熱エレメントの形状の塑性変形をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７６４５３４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のように、加熱エレメント、特に１６００℃以上の温度で動作する高温ヒータに使用可能な加熱エレメント用の支持システムに対する工業上の需要がある。本発明の目的は、ヒータの加熱エレメントのための支持システム、およびそのような支持システムを有する加熱システムを提供することであり、加熱エレメント内部の熱的に誘導されたストレスは、運転中に低減されるので、このような加熱エレメントおよび加熱システムは、高温の用途に特に適している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、加熱エレメントを支持するための支持システムは、加熱エレメントを支持するように構成された支持部材を有する。支持部材は、好ましくは剛性と細長い形状を有しており、高さ方向に実質的に延在する主延長方向を有する。好ましくは、主延長方向は、高さ方向に対して正確に平行であるか、または１０°以下の角度を有しているが、しかしながら、支持部材は、厳密に直線状に形成されている必要はない。高さ方向は、局所領域内の加熱エレメントの延長方向に対して垂直方向に定義することができ、方向付けられた位置の支持部材に取り付けられている。好ましい加熱エレメントは、湾曲した主延長方向を有しており、延長面を規定する平面上に配置されている。支持部材における加熱エレメントの到達部（arriving part）が、実質的に直線で形成されている場合、高さ方向は、加熱エレメントの全体的な幾何学的構造によって規定されてもよい。本発明によれば、支持部材は、近位端部と遠位端部の２つの端部（ターミナル）を有する。近位端部は、加熱エレメントの方向の向いており、加熱エレメントを支持するための支持部分を有している。遠位端部は、近位端部から離れた遠位に配置され、スプリングエレメントを備える耐力システムが結合された遠位部分を有する。遠位部分は、近位端部から離されて配置されている。好ましいスプリングエレメントは、遠位端部に結合されている。結合は、直接に、または遠位部分と耐力システムの間に配置された他の接続部材を介して、なされてもよい。さらに、耐力システムは、耐力方向に実質的に沿うように方向付けられた主弾性方向を有し、耐力方向は、高さ方向に対して実質的に垂直（好ましくは、７５〜１０５°、正確に９０°でもよい。）な方向に規定される。これに加えて、耐力システムは、耐力方向に垂直であり、かつ高さ方向に垂直な実質的な剛性方向を有する。主弾性方向は、耐力システムの材料および形状の少なくとも一方が主耐力を有する方向として理解することができる。このように、耐力システムは、実質的に剛性方向に変位するように加熱エレメントを実質的に焼き入れしている熱膨張の間に、耐力方向に沿って加熱エレメントが移動する可能性を提供する。本発明によれば、耐力システム、特にスプリングエレメントは、近位端部に向かう高さ方向に遠位端部から少なくとも一部が延在する。さらに、耐力システムのスプリングエレメントは、ベースに固定すること、例えば、加熱システムのベース面または加熱エレメントを備えるヒータハウジングに固定することができる。
【０００９】
もしも、加熱エレメントと、スプリングエレメントが加熱システムのベースに固定されたベース部分との間の相対的な動きが差し止められるならば、加熱エレメントの加熱プロセスの間に、加熱エレメントには、その寸法を拡大しようとする不規則な変形を引き起こす熱的に誘導されたストレスが蓄積される。本発明の構成によれば、加熱エレメントの熱的に誘導された変位は、たった一つの方向、特に耐力方向または高さ方向に対して低減することができる。これは、加熱エレメントの材料の内部で熱的に誘発された機械的ストレスおよび塑性変形のリスクを低減する可能性をもたらす。特に、加熱エレメントの傾きにより発生する曲げモーメントを低減することができる。結果として、加熱エレメントについて廉価な材料を使用することができるとともに、加熱エレメントの長寿命を達成することができる。本発明の更なる利点としては、一方で、比較的高さが低くコンパクトな構造になり、他方で、高温で、特に１６００℃以上の高温で運転することができる、加熱システムを実現することができる。特に、支持部材を、典型的には水のような液体によって冷却される加熱システムの底面に対して近位に配置したとき、支持部材の延長された細長い形状により、支持部材の近位端部と遠位端部との間に、結果として生じる大きな温度差を達成することができる。さらに、好ましい一実施例では、耐力システムは、加熱エレメントと耐力システムのとの間に配置することができる熱シールドシステムによって、熱から保護されている。このように、耐力システムは、材料のストレスがないかなり低い温度になっており、材料特性、特に弾性特性が維持される。支持部材の近位端部に向かう高さ方向に少なくとも一部が伸長する、本発明の耐力システムの構成は、公知の従来の構造と比較して、加熱システムの加熱エレメントと底面との間の高さが非常に低くなり、支持システムの非常にコンパクトな構成を実現する。
【００１０】
好ましい実施例では、支持部材の主延長方向が高さ方向に対して平行である。このように、その方向は、加熱エレメント構成によって離間された平面に対して垂直である。  
【００１１】
本発明の支持システムは、加熱エレメントだけの機械的な支持を提供するか、または機械的な支持および電源から加熱エレメントへの電力供給の両方を行うように構成されている。電気的な接触を実現するため、本発明の構造は、フレキシブルパーツが低い温度を有しており、一般に使用される導電材料の電気抵抗が温度の低下に伴って非常に低くなるので、フレキシブルエレメントのパーツにおいて電気抵抗が低くなり、発熱も低減されるという、更なる利点を有している。このように、耐力システム内を流れる電流により発生する総発熱量が、最小化される。
【００１２】
有利な一実施形態において、支持部材と、付加的にスプリングエレメントを有する耐力システムの配置は、付加的な接続部材と同様に、耐力方向に対して垂直であり高さ方向に対しても垂直である接線方向に延在している。さらに、好ましい実施形態において、耐力方向に沿う耐力は、リーフスプリングによって提供され、一方、リーフスプリングは、互いに平行に配置された２または３以上のリーフを有することができる。スプリングエレメントの主弾性方向が、耐力方向であるように、好ましくは、２または３以上のリーフは、接線方向に対して平行に配置されている。リーフスプリングは、特に剛性部材を介して、支持部材の遠位部分に接続されており、支持部材の近位端部の方向を向く高さ方向と実質的に平行に配置されている。リーフスプリングの構成は、耐力方向に対して実質的に平行に撓むことを可能にする機械的に剛体のマトリックスを導き、高い信頼性と制御された方法により、剛性方向への分離と撓みを防止するようになっている。これは、加熱中に、加熱エレメントの傾斜たわみを防止する。好ましくは、リーフスプリングは、実質的に平坦な形状である。リーフスプリングの寸法は、幅方向に、特に１０から７５ｍｍで、高さ方向に、特に１００から１５０ｍｍで、厚さ方向に、特に０．１から１ｍｍである。少なくとも２つのリーフスプリングを使用することにより、加熱エレメントの延長面に対して平行な平面において近位端部の変位を可能とし、平面外での加熱エレメントの傾きを防ぐことができる。それと同時に、コストを低減するとともに、耐力システムの簡単な構成を可能にする。
【００１３】
さらに、本発明は、高さ方向に実質的に伸長する主伸長方法を有する好適な剛性支持部材を備えた、加熱システムを支持するための支持システムを含んでいる。さらに、支持部材は、加熱エレメントを支持すための支持部材を備えた近位端部と、近位端部から離れた位置に配置され、直接的にまたは他の部材を介して間接的に剛性のレールガイドに噛み合わされた遠位端部を有している。レールガイドは、ベース、例えば加熱システムのハウジングの底面に固定されており、高さ方向に対して実質的に垂直な平面上の耐力方向に向いている。スプリングエレメントは、近位端部から離れた支持部材の遠位部分に接続されており、耐力方向の支持部材上に弾性力を付勢する。加熱プロセスにおいて、加熱エレメントの伸長は、剛性レールの配置によって案内される。このように、熱膨張の期間中に、加熱エレメントの傾きを、高さ方向の加熱エレメントのたわみと同様に、防止することができる。もしもスプリングが、支持部材の近位端部の方向に向かって高さ方向に少なくとも一部が伸長するときに有利な点となる。
【００１４】
この実施の形態において、耐力システムは、主弾性方向が厳密に決められ複雑な構造が要求されないスプリングエレメント、または主弾性方向が耐力方向に整合されたスプリングエレメントを有するレールガイドの配置によって実現される。有利な実施形態において、スプリングエレメントは、Ｕ字状スプリングによって形成される。Ｕ字状スプリングは、弾性力がレールガイドに沿った耐力方向に付勢されるように配置されるが、Ｕ字状スプリングの主弾性方向が、耐力方向に向いている必要はない。好ましくは、スプリングの主弾性方向は、耐力方向に実質的に整合している。有利な実施形態において、Ｕ字状スプリングは、耐力方向に直交するとともに高さ方向に直交する接線方向に向いている。他の好ましい実施形態において、Ｕ字状スプリングは、高さ方向に向いている。
【００１５】
さらに、本発明による支持システムの構成部品の材料、特に支持部材およびスプリングエレメントの少なくとも一方の材料が、少なくとも９０重量％の高融点金属で構成することができる。特に、高融点金属は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タンタル、レニウム、およびそれらの合金から選択される。材料の一例として、タングステン、または（少なくとも９０重量％のタングステンを含む）タングステン合金、例えばタングステン以外にケイ酸カリウムを少量含む真空金属化タングステン合金である。材料の更なる例としては、モリブデン、又は（少なくとも９５重量％のモリブデンを含む）モリブデン合金である。
【００１６】
機械的支持のみを提供する支持システムは、加熱システムのハウジングに固定されたベースに対して電気的に絶縁される必要がある。特に、電気的絶縁は、アルミナ（Al2O2）、または窒化ボロン（BN）、または窒化アルミニウム（AlN）または窒化シリコンアルミナ（SiAlON）その他のセラミック材料によって、提供される。
【００１７】
当業者は、支持部材に加熱素子を接続する方法について多くの方法があることを理解するであろう。これらの方法は、撚り線、クランプ、溶接、ネジ止め、ボルト締め、およびそれらと同等の方法を含む。付加的に電気的接続を提供する支持システムに対して、支持部材と加熱エレメントの間で適切な電気接続を達成するため、支持部材と加熱エレメントの間で十分な面接触が得られるように、方法を選択すべきである。
【００１８】
さらに、本発明は、少なくとも１つの加熱エレメントと、本発明による少なくとも２つの支持システムを備えた加熱システムを含む。特に、加熱システムは、ＭＯＣＶＤ反応装置のヒータとして使用することができるように構成することができる。本発明の加熱システムは、加熱エレメントに対して電力を供給するとともに、加熱エレメントの両側端部に配置される２つの支持システムを有することを特徴とする。特に、支持システムへの電力供給は、加熱エレメントを機械的にも支持するように構成される。これに加えて、他の支持システム、特に、電力供給のための２つの支持システム間の加熱エレメントの２つの端部に対応して配置された加熱エレメントの機械的支持だけのための支持システムも可能である。
【００１９】
本発明によれば、中心点が、特に加熱エレメントの延長平面内にあるように選択することができるのに対して、１つの加熱エレメントの種々の支持システムのそれぞれの耐力方向は、共通の中心点を出発点としている。言い換えれば、１つの加熱エレメントの種々の支持システムを調整するために、加熱エレメントの延長平面内の好ましい共通の中心点が定義される。この中心点から、各支持システムは、それぞれの耐力方向が中心点から半径方向に向くように配置される。
【００２０】
最も知られているような一般的な加熱システムの加熱エレメントまたは複数の加熱エレメントの配置は、平面的に配置されていることが有利である。特に、ＭＯＣＶＤ反応装置について、種々の例が、参考文献として挙げられた特許文献１に記載されている。有利な実施形態において、加熱エレメントは、狭い距離だけ離間されて配置された加熱エレメントの第１および第２の端部につながるいくつかの点で離間され、実質的に円周状に形成されている。第１および第２の端部において、加熱エレメントは、電源に対して電気的に接続されている。中心点が、加熱エレメントの（離間された）円の中心と一致するか、またはそれに近いことが、有利である。このように、支持システムの耐力方向が、（実質的に）円状の加熱エレメントの中心から半径方向に向いている。
【００２１】
さらに、本発明の加熱システムは、少なくとも１つの支持システムのスプリングエレメントが、室温で静止（固定）位置において、プリテンションがかけられていることを特徴とする。プリテンションの方向が、加熱エレメントの使用中に支持部材の移動する方向であることが好ましい。このように、プリテンションの方向は、特に支持システムの耐力方向に一致している。本発明を、実質的に円状に延在する加熱システムに使用すると、外側方向に、言い換えれば（中心点から）半径方向に向かってプリテンションをかけることが好ましい。加熱エレメントは、支持システムを定位置に維持し、これにより静止位置でのプリテンションを相殺する。室温で加熱エレメントにスプリングエレメントによって付加されるプリテンションは、加熱エレメントの材料の限界クリープ応力を超えないことが望ましい。さらに、本発明の加熱システムは、スプリングエレメントのプリテンションが動作温度において加熱エレメントのスプリングテンションを減少させるように構成されていることを、特に特徴とする。特に、動作温度において加熱エレメントの限界クリープ応力を下回る数値まで、応力を減少させるように構成されている。好ましくは、加熱エレメント上のスプリングによって付加される荷重は、動作温度において打ち消される。一般的に、加熱エレメントを加熱するとき、その材料特性が劣化するという知識を基礎としており、加熱エレメント上のスプリングエレメントによってもたらされる力が低減され、常に加熱エレメントのクリープ限界を下回る状態に維持する。加熱エレメントが、冷却され、結果としてそのクリープ応力が増加するとき、スプリングエレメントにより付加される荷重が増加する。このようにして、塑性変形を回避することができる。
【００２２】
有利な実施形態において、加熱システムは、加熱エレメントの下部に配置された１つまたは複数の熱シールドを備えた熱シールドシステムを含んでいる。好ましい実施形態において、支持部材は、熱シールドシステムにおいて、開口を介して延在するように構成されている。反対に、スプリングエレメントは、熱シールド構造の下部に配置されており、放射熱から保護されている。
【００２３】
上記本発明の実施形態は、互いに自由に組み合わせることができる。実施形態の多くは、新しい実施形態を形成するために組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明は、さらに関連する図面を参照して詳しく述べる。図面は、模式的に示してある。
【図１ａ】本発明による支持システムの安定状態を示す斜視図である。
【図１ｂ】本発明による支持システムの変形状態を示す斜視図である。
【図２】本発明による支持システムの他の実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明による支持システムの第三の実施形態を示す斜視図である。
【図４】本発明による加熱システムの斜視図である。
【図５】図４の加熱システムの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１ａ及び１ｂの実施形態による支持システム（１００）は、遠位端部（１１２）と近位端部（１１３）を有する細長い剛性支持部材（１１１）を備えている。延長平面として規定される剛性支持部材（１１１）の上面に、加熱エレメント（図示せず）が固定されている。支持部材（１１１）の主延長は、加熱エレメントの延長平面に垂直な、高さ方向ｚの方向に伸びる。支持システムは、さらに、例えばねじ止めまたはその他の機械的な固定方法によって、支持プレート（図示せず）上に固定されるベース部材（１２１）を有する。支持部材（１１１）とベース部材（１２１）の間に、スプリングエレメント（１２２）が配置されており、本実施形態では、少なくとも２つのリーフスプリング（１２２ａ，１２２ｂ）で実現されている。スプリングエレメント（１２２）は、ねじ止め、リベット、溶接または他の方法で、剛性接続部材（１２３）を介して支持部材（１１１）の遠位端部に固定され、支持部材の近位端部（１１３）の方向に向かう実質的に平行な高さ方向に全体的に延在している。スプリングエレメントのこの反転した配置によれば、加熱システムの非常にコンパクトな構成を実現することができる。リーフスプリング（１２２ａ，１２２ｂ）は、実質的に平行に配置されており、スプリングエレメント（１２２）の主弾性方向である耐力方向ｘに対して平行四辺形に変形することができる。耐力システム（１２０）は、ベース部材（１２１）、リーフスプリング（１２２）および接続部材（１２３）を有し、高さ方向ｚおよび耐力方向ｘに対して直交する剛性方向ｙの方向に実質的に伸長する。（９）図１ｂは、加熱エレメントの熱伸長が、支持システムの変形を引き起こしたときの、上昇温度における状態を示す。加熱プロセス中に、加熱エレメントの寸法が増加し、円形状に配置されたとき（図５に示すこの状態の平面図）、加熱エレメントは、半径方向外側に向かって変位する傾向がある。加熱エレメントの内部に熱的に誘導された応力を低減するため、本発明による支持システム（１００）は、ベース部材（１２１）に対して加熱エレメントの変位を可能にする。支持部材（１１１）は、耐力方向ｘの方向へ移動することによって、ベース部材（１２１）に対して変位している。各リーフスプリング（１２２ａ，１２２ｂ）は、曲げられており、実質的に平行に配置されているので、耐力方向ｘの方向に方向付けられた単一の主弾性方向を有する。ところで、耐力方向における変形は、支持部材と同様に、加熱エレメントのさらなる変形方向から分離される。以上述べたことは、室温において、スプリングエレメントにプリテンションがかかっていないときの状態に対応している。一実施の形態において、室温において、スプリングエレメントにプリロードがかけられていると、状態は逆転する。リーフスプリングは室温（図１ｂ）において変形し、プリロードされた力を提供する。加熱エレメントは膨張するので、支持部材（１１１）は、耐力方向ｘの方向に変位し、それにより、リーフスプリングが直線状になり（図１ａと比較して）、耐力方向の力は、最終的に最高動作温度でゼロになる。この規定された実施形態における支持部材（１１１）が、拡張線形オブジェクトとして実現されるときに、一般に支持部材（１１１）は、直線形状である必要はなく、また高さ方向ｚの方向に平行に配置される必要もない。しかしながら、加熱エレメントが耐力方向ｘの方向に自由に移動できることが保証されなければならない。
【００２６】
図２は、本発明による支持システム（２０１）の他の実施形態を示している。伸長した支持システム（２１１）の遠位端部は、剛性レールガイド（２２５）上で動作するスライディングエレメント（２２４）に固定されている。スライディングエレメントは、ベース（２２１）を介して、加熱システム（図示せず）の支持プレートに固定されたスプリングエレメント（２２２）に結合されている。レールガイド（２２５）は、ベースに、例えば加熱システム（図示せず）のハウジングの底面に固定することができる。レールガイドにより、支持部材（２１１）の動きは、耐力方向ｘの方向に制限される。ここに、加熱プロセス中に、加熱エレメントの傾きは、高さ方向ｚの方向における加熱エレメントの偏向と同様に、回避される。レールガイドは、特にAl2O3、BN、AlNまたはSiAlNのような公知のセラミック材料である、電気的絶縁材料で形成されている。セラミックスの分解または蒸発を防止するため、支持部材（２１１）とレールガイド（２２５）の間の境界の温度が、１５００〜１６００℃を超えないように、支持システムを形成しなければならない。それにもかかわらず、支持部材（２１１）の細長い形状によれば、運転中に、温度勾配が、支持部材（２１１）の遠位端部と近位端部の間に形成され、したがって加熱エレメントは、相当高い温度で動作することができる。
【００２７】
この実施形態において、支持部材の耐力方向ｘに力を加えるスプリングエレメント（２２２）は、耐力方向に配置されており、支持部材の近位端部に向かって高さ方向ｚの方向に延在している。スプリングエレメントの向きは、可能な他の異なる向きでもよい。図３において、スプリングエレメント（３２２）のための配置が、実質的に剛性方向ｙの方向に延在する実施態様が示されている。スプリングエレメントは、単一方向に沿って方向付けられた明白な主弾性方向を有する複雑な構造である必要はなく、ただスプリングエレメントの１つの構成要素が、耐力方向ｘの方向に弾性力を提供する必要があるだけである。
【００２８】
図４は、各端部に、２つの支持システム（４００）が取り付けられた切断円形形状を有する加熱エレメント（４５０）を有する、本発明による例示的な加熱システムを示している。加熱エレメントの端部における、これらの支持システム（４００）は、加熱エレメントに電力を供給するように構成されている。付加的な支持システム（４０１）は、それらが取り付けられたベースから電気的に絶縁されている時に、加熱エレメントの機械的な支持のために提供される。図示された実施形態では、機械的支持（４０１）のための支持システムの動きが、レールガイドによって案内されるとき、電気的接触が、リーフスプリング（４００）を有する耐力システムによって提供される。本発明は、ここに記載された実施形態に限定されるべきではなく、確実に支持システムの異なる実施形態を採用することが可能であり、支持システムの他の組み合わせが可能である、と理解されるべきである。特に、支持システム（４００）に供給する電力は、スプリングエレメントが剛性方向ｙの方向に延在するとともに、面対称に配置される、図３の実施形態のレールガイドシステムによって実現することができる。本発明の実施形態において、導電性支持システム（４００）は、室温において耐力方向のプリテンションによって特徴づけられ、動作温度において加熱エレメント上で低減されたスプリングテンションを提供するように構成されている。
【００２９】
支持システムのフレキシブルパーツが、熱シールドの１つの層または積層により構成された熱シールドシステム（４６０）によって保護されていることが、有利である。熱シールドは、典型的には相互に１〜５ｍｍの距離だけ離間されている。これは、所望の位置に、スペーサエレメントによって維持される。支持システム（４００，４０１）の支持部材は、熱シールドの開口を通って、延在している。
【００３０】
図５は、図４の加熱システムの平面図を示しており、支持システム（４００，４０１）の耐力方向の向きを描いたものである。本実施の形態において、それぞれの支持システム（４００，４０１）の各耐力方向は、実質的に円状の加熱エレメントの中心から方向付けられており、加熱エレメントの延長平面上で半径方向に向いている。
【符号の説明】
【００３１】
１００、２０１、３０１、４００、４０１  支持システム  
１１１、２１１、３１１  支持部材
１１２、２１２、３１２  遠位端部
１１３、２１３、３１３  近位端部
１２２、２２２、３２２  スプリングエレメント
１２２ａ、１２２ｂ  リーフ
２２５、３２５  レールガイド配列
４５０  加熱エレメント
４６０  熱シールドシステム
【図１ａ−１ｂ】
0006585082.tif 000002
【図２】
0006585082.tif 000003
【図３】
0006585082.tif 000004
【図４】
0006585082.tif 000005
【図５】
0006585082.tif 000006