(57)【要約】 【課題】本発明は、電気炉の加熱温度を下げないで、ゲートバルブの弁板の熱変形をさせずに、トラブルが無く結晶製造を連続的に行うことができ、大幅な製造コストの削減が出来る熱遮蔽機を提供する。【解決手段】本発明は、加熱炉の取り出し口に設けられたゲートバルブと加熱容器部の間に挿抜可能に配置される蓋であって、前記蓋内部に冷却媒体を循環させ、前記ゲートバルブへの熱伝達を遮蔽することを特徴とする熱遮断機の構成とした。【選択図】  図１
2012101965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉の取り出し口に設けられたゲートバルブと加熱炉の間に挿抜可能に配置される蓋であって、前記蓋内部に冷却媒体を循環させ、前記ゲートバルブへの熱伝達を遮蔽することを特徴とする熱遮断機。
【請求項２】
前記蓋の内部は空洞で、前記空洞に冷却媒体の送液管を配置し、前記冷却媒体は前記送液管と蓋内壁の間を通り戻されることを特徴とする請求項１に記載の熱遮断機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の熱遮断機を備え、前記冷却媒体が水であり、電気加熱される金属結晶合成用であることを特徴とする電気炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気炉のゲートバルブと電気炉容器の間に設置し、前記ゲートバルブを電気炉容器の加熱部からの直射熱光線や上昇気流による熱変形や破損から保護するための熱遮蔽機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内熱型の結晶育成式縦型電気炉において、電気炉容器の加熱部の温度を下げないで製造した結晶を取り出す方法として、電気炉容器の上部にゲートバルブを設置し、その上に結晶の取り出し室を設けて、出来上がった結晶をその取り出し室まで引き上げた後に、ゲートバルブを閉め、電気炉のガス雰囲気と温度を保持のまま、結晶取り出し室を大気の雰囲気にした後に、結晶を取り出していた。この時ゲートバルブの弁板は、加熱部からの直射熱光線や上昇気流により熱を受け、弁板の熱変形やパッキングの損傷を起こすことがあった。そのためにゲートバルブを加熱部からも距離を大きくしたり、ゲートバルブ下方の電気炉容器内に、金属板やセラミック板のシャッターを設けて、ゲートバルブが熱の影響を受けないようにしていた。
【０００３】
しかし、加熱部からの距離を大きくすると装置全体が大きくなり、金属製やセラミック製のシャッター板は、そのシャッター板の温度が上昇し、ゲートバルブを完全に熱遮断することが難しく、電気炉の加熱温度をある程度下げて、ゲートバルブを閉めなければならなかった。
【０００４】
また、電気炉の加熱温度を下げると、溶融液が固体化し、再度溶融させるのに時間がかかると共に、るつぼの損傷が大きくなり、製造コストを下げることが出来なかった。
【０００５】
また、ゲートバルブの弁板の温度上昇があると、弁板の熱変形でゲートバルブが正常に動作できなくなり、結晶製造が中断されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２２８２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、電気炉の加熱温度を下げないで、ゲートバルブの弁板の熱変形をさせずに、トラブルが無く結晶製造を連続的に行うことができ、大幅な製造コストの削減が出来る熱遮蔽機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するために、加熱炉の取り出し口に設けられたゲートバルブと加熱炉の間に挿抜可能に配置される蓋であって、前記蓋内部に冷却媒体を循環させ、前記ゲートバルブへの熱伝達を遮蔽することを特徴とする熱遮断機の構成とした。
【０００９】
また、前記蓋の内部は空洞で、前記空洞に冷却媒体の送液管を配置し、前記冷却媒体は前記送液管と蓋内壁の間を通り戻されることを特徴とする熱遮断機の構成とした。
【００１０】
更に、前記熱遮断機を備え、前記冷却媒体が水であり、電気加熱される金属結晶合成用であることを特徴とする電気炉の構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は上記のような構成であるため、内熱型結晶成長用電気炉容器とゲートバルブの間に、本発明の熱遮蔽機をユニットとして設置することにより、電気炉からの熱を、この熱遮蔽機により、完全に遮蔽し、ゲートバルブ及び結晶取り出し室に熱による変形や損傷をすることがなくなった。
【００１２】
また、加熱部とゲートバルブの距離を大きく離す必要がないため、装置全体を大きくすることなく対応することが出来る。
【００１３】
また、電気炉の加熱部温度を下げる必要がないため、溶融液の固定化の心配や再度溶融させる必要がない。
【００１４】
更に、ゲートバルブの弁板の熱変形を防ぐことが出来るため、ゲートバルブの異常動作による結晶製造の中断の心配がない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明である熱遮蔽機の熱遮蔽板を閉じた状態の断面図である。
【図２】本発明である熱遮蔽機の熱遮蔽板を開いた状態の断面図である。
【図３】本発明である熱遮蔽機の熱遮蔽板を閉じた状態の平面図である。
【図４】本発明である熱遮蔽機を取り付けた状態を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明である熱遮蔽機の熱遮蔽板を閉じた状態の断面図、図２は熱遮蔽機の熱遮蔽板を開いた状態の断面図、図３は熱遮蔽機の熱遮蔽板を閉じた状態の平面図、図４は熱遮蔽機を取り付けた状態を示した断面図である。
【００１８】
図１から図３に示すように、本発明である熱遮蔽機１は、加熱炉２４の取り出し口に設けられたゲートバルブ２２と加熱炉２４の間に挿抜可能に配置される蓋であって、前記蓋内部に冷却媒体を循環させ、前記ゲートバルブ２２への熱伝達を遮蔽する熱遮蔽機である。
【００１９】
また、前記蓋の内部は空洞で、前記空洞に冷却媒体の送液管を配置し、前記冷却媒体が前記送液管と蓋内壁の間を通り戻されることにより前記蓋が常に冷却された状態とっている。
【００２０】
図１から図３に示すように、前記熱遮蔽機１は、固定筺体２と前記固定筺体２内を遮断開放する熱遮蔽板８を備えた制御部３からなる。
【００２１】
前記固定筺体２は、中央孔５ｂを形成し前記ゲートバルブ２２に連結する上接続フランジ５と、中央孔６ｂを形成し前記加熱炉２４に連結する下接続フランジ６と、内部が中空４ａで先端部分の上端と下端が開口して前記上端開口部に前記上接続フランジ５を連接し前記下端開口部に前記下接続フランジ６を連接した本体４と、前記本体４の他端外周に設けた取付板７とからなる一体の機密容器で、各部材は溶接によりガス雰囲気の圧力、真空圧に耐える強度を有する。
【００２２】
図３において、前記上下接続フランジ５、６を円盤形状としたが、これは特に限定したものではなく、加熱炉２４やゲートバルブ２２の形状に合わせてあることが好適である。但し、前記中央孔５ｂ、６ｂについては同芯である。
【００２３】
また、前記上下接続フランジ５、６の外周面には垂直方向に向かって複数の連結孔５ａ、６ａが穿設されている。前記連結孔５ａは、上接続フランジ５とゲートバルブ２２を接続する際に使用され、前記連結孔６ａは、下接続フランジ６と加熱容器部２４ａを接続する際に使用される。これらの接続にはボルト及びナットを予定しているが、限定したものではなく、他の方法であっても良い。但し、ゲートバルブ２２、固定筺体２及び加熱容器部２４ａ内が密閉状態で連通していなければならない。
【００２４】
前記本体４は、平面形状が略長方形状で一方の短辺が半円状に湾曲した形状をしており、前記上下接続フランジ５、６よりも肉厚であるが、内部は中空４ａとなっている。更に、半円状に湾曲した端部は、前記半円の直径よりも一回り小さい直径の円形状で上端から下端に掛けて空間となっており、即ち、上端及び下端が開口している。
【００２５】
そして、前記本体４の上端開口部分には前記上接続フランジ５の中央孔５ｂが連通し、下開口部分には前記下接続フランジ６の中央孔６ｂが連通している。
【００２６】
前記取付板７は、前記本体４の他方の短辺に取り付けられた部材で、固定筺体２を制御部３に取り付けるための部材である。前記本体４と取付板７は、前記取付板７の中心に前記本体４の端部を嵌入し、同時に密閉した状態で連結されている。
【００２７】
前記制御部３は、熱遮蔽板８と、熱遮蔽板８と接続した連結パイプ９と、前記取付板７を固定し両端にリニアボールベアリング軸受け２１、２１を備えた蓋板１０と、前記蓋板１０に嵌入固定されるスライドシールポート１１と、前記連結パイプ９の端部に取り付けられる排水ヘッダー１２と、前記連結パイプ９及び熱遮蔽板８内に挿通される給水パイプを備えて前記排水ヘッダー１２に接続される給水ヘッダー１３と、前記給水ヘッダー１３を取り付けて両端にスライドガイド軸２０、２０を備えた連結板１４と、前記連結板１４に上端に取り付けられる固定板１５と、前記固定板１５に垂設される連結部材１６と、前記連結部材１６に固定されるピストンロッド１８と、前記ピストンロッド１８を挿通し前記空圧シリンダー接続部材１７に固定された空圧シリンダー１９とからなる。
【００２８】
前記熱遮蔽板８は、内部が中空の円形平板で、円板の外形は前記下接続フランジ６の中央孔６ｂの径より５ｃｍ程大きく、熱遮蔽板閉時（即ち、熱遮蔽板８が下接続フランジ６の中央孔６ｂ上に位置するとき）、加熱容器部２４ａからの直射熱光を上方に対し完全に遮断することができる。尚、前記熱遮蔽板８は中空部に冷却水が流されるため、冷却水圧及び外周真空時に耐える強度を有する構造である。
【００２９】
図３では平面形状を円形としたが、これは前記上下接続フランジ５、６の中央孔５ａ、６ａに対応させたもので、特に限定したものではない。即ち、熱遮蔽板８の平面形状は、中央孔５ａ、６ａの形状と対応していることが好適である。
【００３０】
前記連結パイプ９は、内部が中空で前記熱遮蔽板８の側面に取り付けられた支持軸であり、連結パイプ９の中空部分と前記熱遮蔽板８の中空部分が連通した状態となっている。また、前記連結パイプ９の外周はスライドシール面であり、冷却水の排水管としても機能している。
【００３１】
前記蓋板１０は、横長の板状をしており、上面中央に空圧シリンダー接続部材１７を備え、両端にリニアボールベアリング軸受け２１、２１を備え、前記固定筺体２の取付板７と接続される。前記取付板７は前記蓋板１０にパッキングを装着して取り付けると、前記固定筺体２が機密容器として構成され、また前記蓋板１０は制御部３を前記固定筺体２に組み込むための組立基板でもある。
【００３２】
更に、前記蓋板１０の幅広面の中央には後に説明するスライドシールポート１１の凸部を嵌入する取付孔が穿設されいる。
【００３３】
前記スライドシールポート１１は、前記蓋板１０に取り付けられる部材で、蓋板１０の取付孔に嵌入する凸部を備えて、前記凸部の中央から垂直方向に挿通孔が穿設されている。前記挿通孔の内壁面に筒状の摺動シール材１１ａを備えて、前記連結パイプ９がスライド可能に挿通される。この摺動シール材１１ａにより熱遮蔽板の開閉移動時の固定筺体２の機密シールを行う。
【００３４】
前記排水ヘッダー１２は、前記連結パイプ９の端部に取り付けられる部材で、排水口を備えている。前記連結パイプ９の中空と排水口は連通しており、連結パイプ９から排出される冷却媒体を排水することが出来る。尚、連結パイプ９の前記熱遮蔽板８と反対側端部にはネジ加工してあり、このネジを使用して前記排水ヘッダー１２を取り付けている。尚、前記排水ヘッダー１２は連結パイプ９の片持ち支持軸としての軸受けでもある。
【００３５】
前記給水ヘッダー１３は、前記熱遮蔽板８及び連結パイプ９内に挿通される給水パイプ１３ｂを備え、給水口を設けた部材で、前記給水パイプ１３ｂと給水口は連通している。
【００３６】
また、前記給水パイプ１３ｂの先端は開口しており、熱遮蔽板８の内部先端付近に位置している。従って、前記給水口から給入される冷却媒体は給水パイプ１３ｂを通り熱遮蔽板８の内部先端付近で熱遮蔽板８内に流れ、前記連結パイプ９を通って前記排水口から排出されるので、前記熱遮蔽板８は完全に冷却される構造となっている。図面上では、給水パイプ１３ｂ内を給水道１３ｃとし、熱遮蔽板８及び連結パイプ９内の給水パイプ１３ｂ以外の部分を排水道１２ａとした。尚、本発明では、前記冷却媒体を水としたが、冷却効率のよい他の冷却媒体があれば、それを使用することも考えられる。
【００３７】
前記給水ヘッダー１３と給水パイプ１３ｂは給水パイプヘッダー１３ａで連結されており、給水ヘッダー１３と排水ヘッダー１２は隣設し一体となっている。前記給水パイプヘッダー１３ａは、前記排水口と前記給水口の間の壁面に嵌入した状態で取り付けられており、給水ヘッダー１３から直接排水ヘッダー１２に冷却媒体が流れないように密着されている。
【００３８】
前記連結板１４は、横長の板状をしており平板面の中央に前記給水ヘッダー１３をボルト固定で取り付け、上面中央に固定板を取り付けている。前記連結板１４は、前記蓋板１０と同程度の長さがあり、両端にスライドガイド軸２０、２０を備えている。
【００３９】
前記スライドガイド軸２０、２０は、前記リニアボールベアリング軸受け２１に挿通され、前記熱遮蔽板８の開閉移動をスムーズに行わせる部材である。
【００４０】
前記固定板１５は、前記連結板１４の上面中央に取り付けられた部材で、端部上面に連結部材１６を垂設している。即ち、固定板１５は、前記連結板１４に前記連結部材１６を取り付けるための部材である。
【００４１】
前記連結部材１６は、上端にピストンロッド１８を備えており、前記ピストンロッド１８は、空圧シリンダー接続部材１７に固定された空圧シリンダー１９内に挿入されている。そして、前記熱遮蔽板８の開閉移動は前記空圧シリンダー１９での前記ピストンロッド１８の出し入れによって行う。尚、前記空圧シリンダー１９に代えて電動シリンダー等の電気的動力を使用しても構わない。
【００４２】
図１及び図２に示すように、前記ピストンロッド１８は前記空圧シリンダー１９内をピストン運動し、前記ピストンロッド１８の連動して熱遮蔽板８が固定筺体２内を遮断開放する。
【００４３】
図４に示すように、加熱炉２４の上端に前記固定筺体２の下接続フランジ６を固定することにより、前記加熱部２４と固定筺体２を密閉連結し、前記固定筺体２の上接続フランジ５の上部にはゲートバルブ２２を密閉連結し、更に前記固定筺体２に制御部３を固定する。尚、前記加熱炉２４は、例えば内熱型高温結晶成長用電気炉などである。
【００４４】
前記ゲートバルブ２２の上部には、アッパーチャンバー２３が位置しており、このアッパーチャンバー２３に結晶取り出し室がある。
【００４５】
前記加熱炉２４で結晶を製造している間は、本発明である熱遮蔽機１の熱遮蔽板８は「閉」の位置にあり、加熱容器部２４ａの直射熱光線や上昇気流熱は遮断されるため前記ゲートバルブ２２が保護された状態となっている。
【００４６】
そして、加熱炉２４で結晶が製造され取り出す際には、前記熱遮蔽板８が一時的に「開」の位置となり、上下接続フランジ５、６の中央孔５ｂ、６ｂ及び本体４の中空４ａを通り製造された結晶が引き上げられ、引き上げが完了すると直ちに前記熱遮蔽板８を「閉」の位置に戻す。
【００４７】
以上のように、結晶を引き上げる間は、前記ゲートバルブ２２は加熱容器部２４ａの直射熱光線や上昇気流熱を受けるが、これは一時的なものであるため、ゲートバルブ２２の熱変形や損傷が起こる可能性は非常に低い。
【００４８】
また、加熱炉２４の温度を下げる必要がないため、融液の固体化を招く心配がなく、再度溶融させる必要もないため、板状結晶を同時に１０枚以上製造する引き上げ装置には大変有効な方法である。本発明である熱遮断機１を採用した縦型電気炉では、サファイアの他にルチル結晶や酸化ガリウム結晶、そして、シリコンやゲルマニウム等も連続的に製造することが出来る。
【００４９】
以上より、本発明である熱遮蔽機１は、連続的に結晶を製造することを目的に開発されたもので、既存の引き上げ装置や他の電気炉等にも対応できる。
【００５０】
また、図示した熱遮蔽機１は、片側に移動軸などがあるが、左右両側に移動軸やその他の部品を設けて、左右の軸から、熱遮蔽板をおよそ半分の距離だけを移動させて、熱を遮蔽させることも考えられ、そのようにした場合、熱遮蔽板の開閉の時間を短縮することができ、ゲートバルブへの熱影響を更に軽減することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明である熱遮断機は、大幅な変更を加えることなく既存の加熱炉に取り付けることができ、また、加熱炉の温度を下げることなく結晶を取り出すことが出来るため、特に結晶を連続製造する加熱炉に多大な貢献をもたらす。
【符号の説明】
【００５２】
１    熱遮蔽機
２    固定筺体
３    制御部
４    本体
４ａ  中空
５    上接続フランジ
５ａ  連結孔
５ｂ  中央孔
６    下接続フランジ
６ａ  連結孔
６ｂ  中央孔
７    取付板
８    熱遮蔽板
９    連結パイプ
１０  蓋板
１１  スライドシールポート
１１ａ摺動シール材
１２  排水ヘッダー
１２ａ排水道
１３  給水ヘッダー
１３ａ給水パイプヘッダー
１３ｂ給水パイプ
１３ｃ給水道
１４  連結板
１５  固定板
１６  連結部材
１７  空圧シリンダー接続部材
１８  ピストンロッド
１９  空圧シリンダー
２０  スライドガイド軸
２１  リニアボールベアリング軸受け
２２  ゲートバルブ
２３  アッパーチャンバー
２４  加熱炉
２４ａ加熱容器部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2012101965.tif 000006