(57)【要約】【課題】カーボンワイヤー発熱体をガラス管のほぼ中心に配置させて収容することによりガラス管との接触を防止し、カーボンワイヤー発熱体の断線を抑制したヒータを提供する。【解決手段】ガラス管１に圧縮されて収容され、前記カーボンワイヤー発熱体の端部を挟持するワイヤーカーボン部材３と、前記ガラス管に端部が収容され、圧縮されたワイヤーカーボン部材に挟持された電力供給用の接続線とを有する端子部４を備え、前記ワイヤーカーボン部材３がワイヤーカーボンを束ねた複数のワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ，３ｃからなり、前記カーボンワイヤー発熱体２が、前記複数のワイヤーカーボン束の間であって、かつ前記ガラス管１のほぼ中心に位置するように配設されている。【選択図】　　　図１
2004006220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンワイヤー発熱体がガラス部材中に封入されたヒータにおいて、
前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容するガラス管と、
前記ガラス管に圧縮されて収容され、前記カーボンワイヤー発熱体の端部を挟持するワイヤーカーボン部材と、
前記ガラス管に端部が収容され、圧縮されたワイヤーカーボン部材に挟持された電力供給用の接続線と
を有する端子部を備え、
前記ワイヤーカーボン部材がワイヤーカーボン材を束ねた複数のワイヤーカーボン束からなり、
前記カーボンワイヤー発熱体が、前記複数のワイヤーカーボン束の間であって、かつ前記ガラス管のほぼ中心に位置するように配設されていることを特徴とするヒータ。
【請求項２】
カーボンワイヤー発熱体がガラス部材中に封入されたヒータにおいて、
前記カーボンワイヤー発熱体の一部を収容する第一のガラス管と、
前記第一のガラス管とその軸線を同じくし、前記カーボンワイヤー発熱体に電力を供給する電力供給用の接続線の端部及び前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容する第二のガラス管と、
前記第一、第二のガラス管に圧縮されて収容され、前記カーボンワイヤー発熱体、電力供給用の接続線を挟持するワイヤーカーボン部材と
を有する端子部を備え、
前記ワイヤーカーボン部材がワイヤーカーボン材を束ねた複数のワイヤーカーボン束からなり、
前記カーボンワイヤー発熱体が、前記複数のワイヤーカーボン束の間であって、かつ前記ガラス管のほぼ中心に位置するように配設されていることを特徴とするヒータ。
【請求項３】
前記ガラス管、あるいは前記第一、第二のガラス管が、外套管に収容されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたヒータ。
【請求項４】
前記ガラス管の長さが、３００ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載されたヒータ。
【請求項５】
前記第一のガラス管と第二のガラス管の長さの総和が、３００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載されたヒータ。
【請求項６】
前記ワイヤーカーボン部材が、カーボン繊維を束ねた繊維束を複数本編み上げてなる編紐または組紐であるワイヤーカーボン材を束ねた３つのワイヤーカーボン束からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたヒータ。
【請求項７】
前記第二のガラス管に収容されたワイヤーカーボン部材が、前記第一のガラス管に収容されたワイヤーカーボン部材より多いことを特徴とする請求項２に記載されたヒータ。
【請求項８】
前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容するガラス管のカーボンワイヤー発熱体の導出側に、前記ワイヤーカーボン束の折返し部が位置するように、ワイヤーカーボン束が前記ガラス管に収容されていることを特徴とする請求項１に記載されたヒータ。
【請求項９】
前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容する第一のガラス管のカーボンワイヤー発熱体の導出側に、前記ワイヤーカーボン束の折返し部が位置するように、ワイヤーカーボン束が前記第一、第二のガラス管に収容されていることを特徴とする請求項２に記載されたヒータ。
【請求項１０】
前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容するガラス管が直線状に形成されると共に、カーボンワイヤー発熱体およびワイヤーカーボン束が前記ガラス管の軸線とほぼ平行に配列され、
前記ガラス管の端部からカーボンワイヤー発熱体が導出されることを特徴とする請求項１に記載されたヒータ。
【請求項１１】
前記カーボンワイヤー発熱体の一部を収容する第一のガラス管が直線状に形成されると共に、前記カーボンワイヤー発熱体に電力を供給する電力供給用の接続線及び前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容する第二のガラス管が直線状に形成され、
カーボンワイヤー発熱体およびワイヤーカーボン束が前記第一、第二のガラス管の軸線とほぼ平行に配列され、
前記第一のガラス管の端部からカーボンワイヤー発熱体が導出されることを特徴とする請求項２に記載されたヒータ。
【請求項１２】
前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容するガラス管がＴ字状に形成されると共に一端部が封止され、
カーボンワイヤー発熱体およびワイヤーカーボン束が、ガラス管の開口端部から封止端部まで軸線とほぼ平行に配列され、
前記ガラス管の屈曲部において、カーボンワイヤー発熱体がワイヤーカーボン束の間から導出されることを特徴とする請求項１に記載されたヒータ。
【請求項１３】
前記ガラス管の屈曲部から封止端部までの長さが、屈曲部から延設されたガラス管の内径の１．５倍以上に設定されることを特徴とする請求項１２に記載されたヒータ。
【請求項１４】
前記ガラス部材およびガラス管が石英ガラス材からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたヒータ。
【請求項１５】
前記外套管が、石英ガラス材からなることを特徴とする請求項３に記載されたヒータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータに関し、より詳細にはカーボンワイヤー発熱体がガラス部材中に封入されたヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造分野では、製造工程においてシリコンウエハ等に種々の熱処理が施されている。これら熱処理には厳密な温度管理が求められると共に熱処理雰囲気を塵芥等パーティクルが存在しないクリーンな雰囲気に保つことが必要とされている。
【０００３】
一方、カーボンワイヤー発熱体を非酸化性雰囲気ガスと共にガラス部材中に封入したヒータは、均熱性及び昇降温制御性能に優れ、かつパーティクル等の汚染物質を放出しない。
そのため、この種のカーボンワイヤー発熱体をガラス部材中に封入したヒータは、半導体製造用のヒータとして適している。
【０００４】
ところで、前記ヒータの端子部は、図８に示すように、ガラス管２１と、このガラス管２１に圧縮収容されたワイヤーカーボン材２３と、前記ガラス管２１内に収容され、ワイヤーカーボン材２３に挟持されるカーボンワイヤー発熱体２２と、前記ガラス管２１内に収容され、ワイヤーカーボン材２３に挟持される電力供給用の接続線２４とを備えている。
【０００５】
そして、前記ガラス管２１の開口端部２１ａには、ヒータ本体部を形成する石英ガラス部材２５が接続され、前記開口端部２１ａからカーボンワイヤー発熱体２２が導出される。この開口端部２１ａは、カーボンワイヤー発熱体２２やワイヤーカーボン材２３等の内部充填物の飛出しを防止するため、ややくびれた形状となっている。
一方、前記ガラス管２１の他の開口端部（図示せず）は、接続線２４が導出した状態で他のガラス部材で密閉されている。
【０００６】
このような構成によって、カーボンワイヤー発熱体２２と電力供給用の接続線２４とがワイヤーカーボン材２３を介して電気的に接続される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、前記端子部（ガラス管２１）にワイヤーカーボン材２３を圧縮収容する際、ワイヤーカーボン材２３を一つのまとまりにしてガラス管２１内に充填していた。そのため、往々にしてカーボンワイヤー発熱体２２の端部が、図８（ｂ）に示すように、ガラス管２１内の壁面側に片寄って配設されてしまうことがあった。
【０００８】
その結果、図８（ａ）に示すように開口端部２１ａの周縁部がカーボンワイヤー発熱体２２と接触することがあった。このように、カーボンワイヤー発熱体２２とガラス管２１とが直接（特に押圧され）接触すると、その接触点においてカーボン（Ｃ）と石英（ＳｉＯ２）との反応が進行し、その部分で断線が生じやすくなるという技術的課題があった。
【０００９】
また、ヒータの端子部の形状として、図９に示すようなＬ字状のものも用いられている。
この端子部おいても、ワイヤーカーボン材２３を一つのまとまりにしてガラス管２６の一辺２６ａに充填し、カーボンワイヤー発熱体２２を固定すると共に、カーボンワイヤー発熱体２２をガラス管２６の他の一辺２６ｂに導出している。なお、前記他の一辺２６ｂの先にヒータ本体が形成されている。
【００１０】
この端子部にあっては、カーボンワイヤー発熱体２２を屈曲させると、図９に示すようにＬ字状のガラス管２６の屈曲部内側でワイヤーカーボン材２３が盛上り、カーボンワイヤー発熱体２２がガラス管２６の内壁に押付けられた状態となる。
その結果、カーボンワイヤー発熱体２２がガラス管２６内の壁面とが接触し、その接触点においてカーボン（Ｃ）と石英（ＳｉＯ２）との反応が進行し、その部分で断線が生じやすくなるという技術的課題があった。
【００１１】
本発明は、上記した技術的課題を解決するためになされたものであり、カーボンワイヤー発熱体をガラス管のほぼ中心に配置させて収容することにより、カーボンワイヤー発熱体とガラス管との接触を防止し、カーボンワイヤー発熱体の断線を抑制したヒータ提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記技術的課題を解決するためになされたものであり、本発明にかかるヒータは、カーボンワイヤー発熱体がガラス部材中に封入されたヒータにおいて、前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容するガラス管と、前記ガラス管に圧縮されて収容され、前記カーボンワイヤー発熱体の端部を挟持するワイヤーカーボン部材と、前記ガラス管に端部が収容され、圧縮されたワイヤーカーボン部材に挟持された電力供給用の接続線とを有する端子部を備え、前記ワイヤーカーボン部材がワイヤーカーボン材を束ねた複数のワイヤーカーボン束からなり、前記カーボンワイヤー発熱体が、前記複数のワイヤーカーボン束の間であって、かつ前記ガラス管のほぼ中心に位置するように配設されていることを特徴としている。
【００１３】
このように、本発明にかかるヒータにあっては、ワイヤーカーボン部材がワイヤーカーボン材を束ねた複数のワイヤーカーボン束からなり、前記カーボンワイヤー発熱体が、前記複数のワイヤーカーボン束の間であって、かつ前記ガラス管のほぼ中心に位置するように配設されている。
即ち、ワイヤーカーボン束があたかもドリル、ボール盤等のチャック部の機能を有し、カーボンワイヤー発熱体をガラス管の中心に位置させようとする。その結果、カーボンワイヤー発熱体は前記ガラス管のほぼ中心に配設され、ガラス管と接触することがない。
【００１４】
その結果、ガラス管とカーボンワイヤー発熱体との間の反応が回避され、これに起因する断線が抑制されるため、従来のものに比較して著しくヒータ寿命を延ばすことができる。また、カーボンワイヤー発熱体が、複数のワイヤーカーボン束のほぼ中心を通っていることから、その抵抗調整を容易に行うことができる。
【００１５】
また、本発明は上記技術的課題を解決するためになされたものであり、本発明にかかるヒータは、カーボンワイヤー発熱体がガラス部材中に封入されたヒータにおいて、前記カーボンワイヤー発熱体の一部を収容する第一のガラス管と、前記第一のガラス管とその軸線を同じくし、前記カーボンワイヤー発熱体に電力を供給する電力供給用の接続線の端部及び前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容する第二のガラス管と、前記第一、第二のガラス管に圧縮されて収容され、前記カーボンワイヤー発熱体、電力供給用の接続線を挟持するワイヤーカーボン部材とを有する端子部を備え、前記ワイヤーカーボン部材がワイヤーカーボン材を束ねた複数のワイヤーカーボン束からなり、前記カーボンワイヤー発熱体が、前記複数のワイヤーカーボン束の間であって、かつ前記ガラス管のほぼ中心に位置するように配設されていることを特徴としている。
【００１６】
このような、本発明にかかるヒータにおいても、前記した発明と同様に、第一のガラス管とカーボンワイヤー発熱体との間の反応が回避され、これに起因する断線が抑制されるため、従来のものに比較して著しくヒータ寿命を延ばすことができる。また、カーボンワイヤー発熱体が、複数のワイヤーカーボン束のほぼ中心を通っていることから、その電気抵抗値の調整を容易に行うことができる。
【００１７】
特に、この発明にあっては、前記カーボンワイヤー発熱体の一部を第一のガラス管に、また電力を供給する電力供給用の接続線の端部及び前記カーボンワイヤー発熱体の端部を第二のガラス管に収容している。
そのため、電力を供給する電力供給用の接続線の端部を収容する第二のガラス管と、カーボンワイヤー発熱体の一部を収容する第一のガラス管におけるワイヤーカーボン部材の量を可変することができる。
したがって、電力供給用の接続線の端部を挟持する第二のガラス管のワイヤーカーボン部材の量を第一のガラス管のワイヤーカーボン部材の量よりも多くすることによって、接続線を強固に挟持することができ、電気抵抗の不安定化を抑制できる。
【００１８】
ここで、前記ガラス管、あるいは前記第一、第二のガラス管が、外套管に収容されていることが望ましい。このように前記ガラス管、あるいは前記第一、第二のガラス管を外套管に収容することにより、前記ガラス管、あるいは前記第一、第二のガラス管を保護することができる。
【００１９】
また、前記ガラス管の長さが、３００ｍｍ未満であることが望ましく、前記第一のガラス管と第二のガラス管の長さの総和が、３００ｍｍ以上であることが望ましい。
前記ガラス管の長さが３００ｍｍ以上になると、ワイヤーカーボン部材を挿通、収容する際、その摩擦抵抗が大きくなり、密に収納することが困難になる。そのため、ガラス管の長さが３００ｍｍ以上の場合には、前記ガラス管を２分割し、ワイヤーカーボン部材を夫々別々に挿通するのが良い。
【００２０】
また、前記ワイヤーカーボン部材が、カーボン繊維を束ねた繊維束を複数本編み上げてなる編紐または組紐であるワイヤーカーボン材を束ねた３つのワイヤーカーボン束からなることが望ましい。
このように、前記ワイヤーカーボン部材が３つのワイヤーカーボン束からなる場合には、ガラス管の中心にカーボンワイヤー発熱体をより位置させやすい。
また、前記ワイヤーカーボン部材が、カーボン繊維を束ねた繊維束を複数本編み上げてなる編紐または組紐であるワイヤーカーボン材によって形成されているため、引張り強度等の機械特性、フレキシビリティー等の点から好ましく、かつこれによってワイヤーカーボン部材の径方向にバネ性が付与され、その結果ガラス管内でカーボンワイヤー発熱体の端部を強固に挟持することができる。
【００２１】
また、前記第二のガラス管に収容されたワイヤーカーボン部材が、前記第一のガラス管に収容されたワイヤーカーボン部材より多いことが望ましい。
このように、第二のガラス管のワイヤーカーボン部材の量を第一のガラス管のワイヤーカーボン部材の量よりも多くすることにより、接続線を強固に挟持することができ、電気抵抗の不安定化を抑制できる。
【００２２】
また、前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容するガラス管のカーボンワイヤー発熱体の導出側に、前記ワイヤーカーボン束の折返し部が位置するように、ワイヤーカーボン束が前記ガラス管に収容されていることが望ましい。また、前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容する第一のガラス管のカーボンワイヤー発熱体の導出側に、前記ワイヤーカーボン束の折返し部が位置するように、ワイヤーカーボン束が前記第一、第二のガラス管に収容されていることが望ましい。このように、ワイヤーカーボン束が折り返され、しかも、ガラス管あるいは第一のガラス管のカーボンワイヤー発熱体の導出側に、前記ワイヤーカーボン束の折返し部が位置している。そのため、ガラス管端部あるいは第一のガラス管端部からの塵状物がカーボンワイヤー発熱体を封入する石英ガラス部材中に入り込むのを阻止する。
その結果、この塵状物に起因する石英ガラス部材の内壁との反応、内壁への付着し、発熱ムラ等を防止することができる。
また、この構造によって接続線を圧縮されたワイヤーカーボン部材中に挿入し易く、かつ、この先端部がより強固に固定され安定した電力供給を行うことができる。
【００２３】
更に、前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容するガラス管が直線状に形成されると共に、カーボンワイヤー発熱体およびワイヤーカーボン束が前記ガラス管の軸線とほぼ平行に配列され、前記ガラス管の端部からカーボンワイヤー発熱体が導出されることが望ましい。
このように、カーボンワイヤー発熱体の端部を収容するガラス管が直線状に形成されている場合にも、カーボンワイヤー発熱体がガラス管のほぼ中心部に配置されるため、ガラス管の端部とカーボンワイヤー発熱体とが接触することはない。
【００２４】
また、前記カーボンワイヤー発熱体の一部を収容する第一のガラス管が直線状に形成されると共に、前記カーボンワイヤー発熱体に電力を供給する電力供給用の接続線及び前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容する第二のガラス管が直線状に形成され、カーボンワイヤー発熱体およびワイヤーカーボン束が前記第一、第二のガラス管の軸線とほぼ平行に配列され、前記第一のガラス管の端部からカーボンワイヤー発熱体が導出されることが望ましい。
この場合においても、前記した場合と同様に、カーボンワイヤー発熱体がガラス管のほぼ中心部に配置されるため、第一のガラス管の端部とカーボンワイヤー発熱体とが接触することはない。
【００２５】
また、前記カーボンワイヤー発熱体の端部を収容するガラス管がＴ字状に形成されると共に一端部が封止され、カーボンワイヤー発熱体およびワイヤーカーボン束が、ガラス管の開口端部から封止端部まで軸線とほぼ平行に配列され、前記ガラス管の屈曲部において、カーボンワイヤー発熱体がワイヤーカーボン束の間から導出されることが望ましい。
【００２６】
このように、従来、端子部とカーボンワイヤー発熱体がガラス部材中に封入された発熱部が、Ｌ字状の屈曲部を介して接続されたヒータのＬ字状のガラス管をＴ字状に形成し、カーボンワイヤー発熱体およびワイヤーカーボン束をガラス管の開口端部から封止端部まで軸線とほぼ平行に配列し、前記ガラス管の屈曲部において、カーボンワイヤー発熱体をワイヤーカーボン束の間から導出している。そのため、屈曲部から封止端部において、ワイヤーカーボン部材の押え機能が発揮される。そのため、従来のＬ字状ガラス管の場合のように、ワイヤーカーボン材が屈曲部で盛り上り、カーボンワイヤー発熱体が内壁面に押圧接触するという不都合を回避することができる。
【００２７】
また、前記ガラス管の屈曲部から封止端部までの長さが、屈曲部から延設されたガラス管の内径の１．５倍以上に設定されていることが望ましい。
これに対して、ガラス管の屈曲部から封止端部までの長さが、延設されたガラス管の内径の内径の１．５倍未満の場合には、屈曲部から封止端部におけるワイヤーカーボン部材の押え機能が弱く、従来のＬ字状ガラス管の場合のように、ワイヤーカーボン材が屈曲部で盛り上り、カーボンワイヤー発熱体が内壁面に押圧接触するという問題が生じる。
なお、前記ガラス部材およびガラス管が石英ガラス材からなることが望ましい。また、前記外套管が石英ガラス材からなることが望ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、図１は本発明の第一の実施形態に係るカーボンワイヤー発熱体が封入されたヒータの端子部を示す概略断面図であり、図１（ａ）はガラス管の軸線と平行な断面図、図１（ｂ）はガラス管の軸線と直交する断面図である。図２はカーボンワイヤー発熱体及びワイヤーカーボン部材の平面図である。
【００２９】
図１に示したヒータの端子部は、カーボンワイヤー発熱体２の端部を収容するガラス管１と、前記ガラス管１に圧縮されて収容され、前記カーボンワイヤー発熱体２の端部を挟持するワイヤーカーボン部材３と、前記ガラス管１に端部が収容され、圧縮されたワイヤーカーボン部材３に挟持された電力供給用の接続線４とを有している。
【００３０】
前記ガラス管１は石英ガラスで形成されおり、両側端部が開口した、その軸線が直線状の円筒形状を有している。
そして、前記ガラス管１の一の開口端部１ａには、ヒータ本体を構成する石英ガラス部材（図示せず）が接続される。この開口端部１ａからカーボンワイヤー発熱体２が導出され、ヒータ本体内部に配線される。
【００３１】
前記開口端部１ａは、カーボンワイヤー発熱体２やワイヤーカーボン部材３等の内部充填物の飛出しを防止するため、ややくびれた形状となっている。一方、前記ガラス管１の開口端部１ｂは、接続線４が導出した状態で他のガラス部材で密閉される。
【００３２】
また、前記したワイヤーカーボン部材３は、ワイヤーカーボン材を束ねた三つのワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃとから構成させている。前記カーボンワイヤー発熱体２は、この三つの均等なワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃの間であって、かつ前記ガラス管１のほぼ中心に位置するように配設される。
【００３３】
即ち、前記ガラス管１の内部にワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃを挿入、充填する際、これらワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃがあたかもドリル、ボール盤等のチャック部の機能を有し、カーボンワイヤー発熱体２がガラス管１の中心に位置させようとする。
その結果、カーボンワイヤー発熱体２は前記ガラス管１のほぼ中心に配設される。
【００３４】
前記ワイヤーカーボン束３は、夫々均等で、３つ以上の奇数個であることが、カーボンワイヤー発熱体２をガラス管１の中心部に配置させる点から重要である。前記ワイヤーカーボン束３が偶数の場合あるいは不均等である場合には、カーボンワイヤー発熱体２をガラス管１の中心部に配置させることが困難となる。
【００３５】
そのため、ワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃは、できる限り均等にすることが好ましい。例えば、ワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃを構成するワイヤーカーボン材の総本数が８本を用いて、３つのワイヤーカーボン束とする場合、ワイヤーカーボン材３本からなるワイヤーカーボン束を２つと、ワイヤーカーボン２本からなるワイヤーカーボン束を１つとするのが好ましい。
【００３６】
また、ワイヤーカーボン束３が３つ以上の奇数個である場合には、ガラス管１への圧縮充填作業が困難となる。
したがって、ワイヤーカーボン束が夫々均等な３つの束であることが特に好ましい。
【００３７】
図２に示すように、前記カーボンワイヤー発熱体２及びワイヤーカーボン材Ａは、カーボン繊維を束ねた繊維束を複数本編み上げてなる編紐または組紐からなることが好ましい。
カーボンワイヤー発熱体２及びワイヤーカーボン材Ａとしては、直径５乃至１５μｍ程度のカーボン単繊維、例えば直径７μｍのカーボン単繊維を約３０００乃至３５００本程度束ねた繊維束を９束程度用いて直径２ｍｍの編紐、あるいは組紐形状に編み込んだものが好適である。
なお、本発明の好ましい形態として、このワイヤーカーボン材Ａを２乃至４の複数本まとめて束にしたものが、ワイヤーカーボン束である。これによってワイヤーカーボン部材の径方向にバネ性が付与され、その結果ガラス管内でカーボンワイヤー発熱体の端部を強固に挟持することができる。
【００３８】
また、このカーボンワイヤー発熱体２及びワイヤーカーボン材Ａの編み込みスパンは、２乃至５ｍｍ程度が好ましく、更に、ワイヤー表面におけるカーボン単繊維の毛羽立ちａは長さ０．５乃至２．５ｍｍ程度である。
このように、カーボン単繊維の毛羽立ちａが形成され、実質的にこの毛羽立ちａによって石英ガラス部材と接触するため、ワイヤーカーボン材の本体部分との接触面積を少なくでき、石英（ＳｉＯ２）とカーボン（Ｃ）との反応を最小限にし、耐久性を向上させることができる。
【００３９】
また、発熱性状の均質性、耐久安定性等の観点及びダスト発生回避上の観点から、カーボンワイヤー発熱体２を構成するカーボン単繊維は、高純度であることが好ましく、カーボン単繊維中に含まれる不純物量が灰分（ＪＩＳ　Ｒ　７２２３−１９７９）として１０ｐｐｍ以下、特に、３ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
また、ワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃの総数は、少なくともその中に埋設されるカーボンワイヤー発熱体２の本数より多いことが好ましく、５倍以上であることが電気抵抗を低下させ、ワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃからの発熱を極力抑制することができる点から特に好ましい。
【００４１】
次に、図１に示した端子部を応用した端子部を図３に示す。この端子部は、前記したガラス管１を収容する外套管５を備え、ヒータ本体部の石英ガラス部材６が外套管５と一体に形成されているものである。
したがって、図１に示した端子部の製作方法は、図３に示した端子部の製作方法を利用すればよいため、ここでは、図３に示した端子部について説明し、図１に示した端子部の製作方法については省略する。
【００４２】
（１）まず、石英ガラス製の外套管５内を通過させたカーボンワイヤー発熱体２の端部を、ガラス管１の内部を挿通させる。
（２）次に、ワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃを折返し、該折返し部にガイド糸を取付ける。そして、該ガイド糸が互いに絡まないようにしながら、カーボンワイヤー発熱体２をガラス管１の中心に位置させた状態で、ガラス管１の内部にワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ，３ｃを引き込む。
なお、ワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃを折返しているために、ガラス管１内部における一つの束のワイヤーカーボン材の本数は２倍となる。
【００４３】
（３）カーボンワイヤー発熱体２がワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃの中心に位置するように調節しながら、更にガイド糸を引き、ワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃの折返し部をガラス管１の開口端部１ａに位置させる。このようにカーボンワイヤー発熱体をガラス管１内部において、折返し部を有するワイヤーカーボン束で圧縮収容（固定）されるため、高い固定力を維持することができる。
（４）ワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃのガラス管１の一端部１ｂからはみ出した部分を切断除去する。
（５）その後、石英ガラス製の外套管５内にガラス管１を挿入し、その後、カーボンワイヤー発熱体２の張り具合等を調節して抵抗値を調整し、外套管５の開口端部５ａを密閉して完成する。
【００４４】
このように、ワイヤーカーボン部材３がワイヤーカーボン材Ａを束ねた複数のワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃからなり、前記カーボンワイヤー発熱体２が、前記複数のワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃの間であって、かつ前記ガラス管のほぼ中心に位置するように配設される。
【００４５】
即ち、ワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃがあたかもドリル、ボール盤等のチャック部の機能を有し、カーボンワイヤー発熱体２がガラス管１の中心に位置させようとする。
その結果、カーボンワイヤー発熱体２を前記ガラス管１のほぼ中心に配設され、ガラス管１と接触することなく、導出することができる。
【００４６】
これにより、ガラス管１とカーボンワイヤー発熱体２との間の反応が回避され、これに起因する断線が抑制されるため、従来のものに比較して著しくヒータ寿命を延ばすことができる。また、カーボンワイヤー発熱体２が、複数のワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃのほぼ中心を通っていることから、その抵抗調整を容易に行うことができる。
【００４７】
また、ワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃの折返し部が、カーボンワイヤー発熱体２の端部を収容するガラス管１のカーボンワイヤー発熱体２の導出側（接続線の反対側）に存在することで、ワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃ端部からの塵状物がカーボンワイヤー発熱体２を封入する石英ガラス部材６中に入り込み、この塵状物が石英ガラス部材６の内壁に反応、付着し、発熱ムラとなることを防止することができる。
さらに、この構造によって接続線を圧縮されたワイヤーカーボン部材中に挿入し易くなり、かつ、この接続線の先端部がより強固に固定され安定した電力供給を可能にする。
【００４８】
次に、第二の実施形態について図４乃至図６に基づいて説明する。
なお、図５は本発明の第二の実施形態に係るカーボンワイヤー発熱体が封入されたヒータの端子部を示す概略断面図であり、（ａ）はガラス管の軸線と平行な断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。図５は図４に示した端子部を用いたヒータの全体形状を示している。図６はガラス管の屈曲部から封止端部までの長さが、延設されたガラス管の内径の１．５倍未満の場合を示す断面図である。
【００４９】
この実施形態にあっては、図４、５に示すように、前記カーボンワイヤー発熱体２の端部を収容するガラス管７が、Ｔ字状に形成されると共に一端部に封止端部７ａが形成され、屈曲部７ｂからヒータ本体の螺旋状のガラス管８が延設されている。
また、カーボンワイヤー発熱体２およびワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃが、ガラス管７の開口端部７ｃから封止端部７ａまで軸線とほぼ平行に配列され、前記ガラス管７の屈曲部７ｂにおいて、カーボンワイヤー発熱体２がワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃの間から導出される。
【００５０】
また、前記ガラス管７の屈曲部７ｂから封止端部７ａまでの長さＬ１が、屈曲部７から延設されたガラス管９の内径φの１．５倍以上に設定されている。
カーボンワイヤー発熱体２が３つのワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃの間であって、かつガラス管７のほぼ中心に位置するように配置されているため、図６に示すように、屈曲部７から封止端部７ａにおけるワイヤーカーボン部材３が、屈曲部７ｂで盛り上り、カーボンワイヤー発熱体２が内壁面に押圧接触することもない。
【００５１】
なお、ガラス管７の屈曲部７ｂから封止端部７ａまでの長さが、延設されたガラス管の内径の１．５倍未満の場合には、屈曲部７ｂから封止端部７ａにおけるワイヤーカーボン部材３の押え機能が弱く、図６に示すように（従来のＬ字状ガラス管の場合のように）、ワイヤーカーボン部材３が屈曲部７ｂで盛り上り、カーボンワイヤー発熱体２が内壁面に押圧接触するという問題が生じ易い。
【００５２】
また、この実施実施形態における、カーボンワイヤー発熱体２、ワイヤーカーボン材、ワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃ、接続線４は同一であるため、ここでの説明は省略する。
【００５３】
次に、図５に基づいて第二の実施形態の製作方法について説明する。
（１）ガラス管７の開口端部７ｃから屈曲部７ｂを介して、螺旋状のガラス管８にカーボンワイヤー発熱体２を貫通させ、前記ガラス管８の開口端部８ａから導出する。
（２）次に、ワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃを折返し、該折返し部にガイド糸を取付ける。このガイド糸は、封止される前のガラス管７の開口端部７ａから導出する。
そして、開口端部７ａから導出されたガイド糸が互いに絡まないようにしながら、カーボンワイヤー発熱体２をガラス管７の中心に位置させた状態で、ガラス管７の内部にワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ，３ｃを引き込む。
なお、ワイヤーカーボン束３ａ，３ｂ、３ｃを折返しているために、ガラス管７の内部における一つの束のワイヤーカーボン材の本数は２倍となる。
【００５４】
（３）カーボンワイヤー発熱体２がワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃの中心に位置するように調節しながら、更にガイド糸を引き、ワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃの折返し部を、ガラス管７の開口端部７ａに位置させる。このようにカーボンワイヤー発熱体をガラス管７内部において、折返し部を有するワイヤーカーボン束で圧縮収容（固定）されるため高い固定力を維持することができる。
（４）ワイヤーカーボン束３ａ、３ｂ、３ｃのガラス管７の一端部７ｃからはみ出した部分を切断除去する。その後、前記開口端部７ａを熱溶着し，封止端部を形成する。
また、カーボンワイヤー発熱体２の張り具合等を調節して抵抗値を調整し、がラス管の開放端部およびヒータ側開放端部を密閉して完成する。
【００５５】
次に、第三の実施形態について図７に基づいて説明する。なお、この実施形態は、図３に示した端子部の変形例であって、図中、図３に示した部材と同一、あるいは相当する部材には、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
この実施形態にあっては、図３に示したガラス管１を２分割した点に特徴がある。
即ち、この実施形態にあっては、カーボンワイヤー発熱体２の一部を収容する第一のガラス管３０と、前記第一のガラス管３０とその軸線を同じくし、前記カーボンワイヤー発熱体２に電力を供給する電力供給用の接続線４の端部及びカーボンワイヤー発熱体２の端部を収容する第二のガラス管３１とに分割されている。
【００５６】
また、図３に示した端子部と同様に、前記第一、第二のガラス管３０、３１の内部には、前記カーボンワイヤー発熱体２、電力供給用の接続線４を挟持する、圧縮されて収容されたワイヤーカーボン部材３２，３３を有している。
前記ワイヤーカーボン部材３２、３３は、ワイヤーカーボン材を束ねた複数のワイヤーカーボン束からなり、前記カーボンワイヤー発熱体２が、前記複数のワイヤーカーボン束の間であって、かつ前記ガラス管３０のほぼ中心に位置するように配設されている。なお、カーボンワイヤー発熱体２およびワイヤーカーボン材３２，３３が前記第一、第二のガラス管３０，３１の軸線とほぼ平行に配列されている。
【００５７】
このように、カーボンワイヤー発熱体２の一部を第一のガラス管３０に、また電力を供給する電力供給用の接続線４の端部及びカーボンワイヤー発熱体２の端部を第二のガラス管３１に収容している。そのため、第一、第二のガラス管３０，３１において、ワイヤーカーボン部材３２、３３の量を可変することができる。
したがって、振動などによってワイヤーカーボン部材との接続状態が変化し易い接続線４を収容する第二のガラス管３１の内部に、ワイヤーカーボン部材３３を密に収納することができる。その結果、接続線４とワイヤーカーボン部材３３とは一定の接続状態が維持され、電気抵抗値の安定化が図られる。
【００５８】
具体的に説明すると、図３に示したガラス管１の長さが、３００ｍｍ以上になると、ワイヤーカーボン部材３を挿通、収容する際、その摩擦抵抗が大きくなり、ワイヤーカーボン部材３を密に収納することが困難となる。その結果、接続線４の端部の挟持状態が不安定となり、端子部に振動が加わると電気抵抗値が変動する。
そのため、ガラス管の長さが３００ｍｍ以上の場合には、前記ガラス管を２分割し、接続線４の端部を挟持する第二のガラス管３１のワイヤーカーボン部材３３の量を第一のガラス管３０のワイヤーカーボン部材３２の量よりも多くして、挿通、収容し、接続線４を強固に挟持する。
このように接続線４の端部を挟持するワイヤーカーボン部材３を密に収納することができるため、端子部に振動が加わっても、電気抵抗値の変動が抑制され、電気抵抗の安定化を図ることができる。
【００５９】
次に、図７に示した端子部の製作方法について説明する。
（１）まず、石英ガラス製の外套管５内を通過させたカーボンワイヤー発熱体２の端部を、ガラス管３０，３１の内部を挿通させる。
（２）次に、複数のワイヤーカーボン束を折返し、該折返し部にガイド糸を取付ける。そして、該ガイド糸が互いに絡まないようにしながら、第一、第二のガラス管３０、３１の内部に引き込む。このとき、カーボンワイヤー発熱体２を第一，第二のガラス管３０、３１の中心に位置させた状態で、引き込む。
そして、前記ワイヤーカーボン束の折返し部を第一のガラス管３０の開口端部に位置させる。
（３）その後、石英ガラス製の外套管５内に第一ガラス管３０を挿入する。
（４）また、他の１本のワイヤーカーボン束を折返し、該折返し部にガイド糸を取付ける。そして、該ガイド糸を第二のガラス管３１の内部のみに挿通させ、この１本のワイヤーカーボン束を第二のガラス管３１の内部のみに引き込み、その折返し部を第二のガラス管３１の開口端部に位置させる。
なお、該ガイド糸は、前記複数のワイヤーカーボン束を引き込む際、同時に第二のガラス管３１の内部に挿通しても良い。
このように、第二のガラス管３１内部には、第一ガラス管３０の場合と比べて２本のワイヤーカーボン束（１本のワイヤーカーボン束が折返されているため２本のワイヤーカーボン束となる）が収納される。
（５）その後、第二ガラス管３１を石英ガラス製の外套管５内に挿入する。このとき、第二ガラス管３１の端面が第一ガラス管３９の端面に接する位置まで挿入する。
【００６０】
（６）そして、ワイヤーカーボン束の第二のガラス管３１の一端部３１ａからはみ出した部分を切断除去する。
（７）その後、カーボンワイヤー発熱体２の張り具合等を調節して電気抵抗値を調整し、接続線４を第二のガラス管３１の内部に挿入すると共に、外套管５の開口端部５ａを密閉して完成する。
【００６１】
このようになすことによって、接続線４の端部を挟持する第二のガラス管３１のワイヤーカーボン部材３３の量を第一のガラス管３０のワイヤーカーボン部材３２の量よりも多くすることができ、第二のガラス管３１に挿入された接続線４を強固に挟持することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、カーボンワイヤー発熱体をガラス管のほぼ中心に配置させて収容することができるため、ガラス管とカーボンワイヤー発熱体との接触を防止でき、カーボンワイヤー発熱体の断線を抑制したヒータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第一の実施形態に係るカーボンワイヤー発熱体が封入されたヒータの端子部を示す概略断面図であり、（ａ）はガラス管の軸線と平行な断面図、（ｂ）はガラス管の軸線と直交する断面図である。
【図２】図２はワイヤーカーボン材およびカーボン発熱体の平面図である。
【図３】図３は、図１に示した端子部を応用した端子部を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第二の実施形態に係るカーボンワイヤー発熱体が封入されたヒータの端子部を示す概略断面図であり、（ａ）はガラス管の軸線と平行な断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図５】図５は、図４に示した端子部を用いたヒータの全体形状を示した図である。
【図６】図６は、ガラス管の屈曲部から封止端部までの長さが、延設されたガラス管の内径の１．５倍未満の場合を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の第三の実施形態を示す断面図である。
【図８】従来の端子部を示す断面図であって、（ａ）はガラス管の軸線と平行な断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図９】従来の他の端子部を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　ガラス管
１ａ　　　　　開口端部
１ｂ　　　　　開口端部
２　　　　　　カーボンワイヤー発熱体
３　　　　　　ワイヤーカーボン部材
３ａ　　　　　ワイヤーカーボン束
３ｂ　　　　　ワイヤーカーボン束
３ｃ　　　　　ワイヤーカーボン束
４　　　　　　接続線
５　　　　　　外套管
５ａ　　　　　開口端部
６　　　　　　石英ガラス部材
７　　　　　　ガラス管
７ａ　　　　　封止端部
７ｂ　　　　　屈曲部
７ｃ　　　　　開口端部
８　　　　　　ガラス管
８ａ　　　　　開口端部
３０　　　　　第一のガラス管
３１　　　　　第二のガラス管
３２　　　　　ワイヤーカーボン部材
３３　　　　　ワイヤーカーボン部材
Ａ　　　　　　ワイヤーカーボン材
ａ　　　　　　毛羽立ち
【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】
2004006220.tif 000008
【図７】
2004006220.tif 000009
【図８】
2004006220.tif 000010
【図９】
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