JP3880508B2

JP3880508B2 - heater

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Publication number: JP3880508B2
Application number: JP2002325380A
Authority: JP
Inventors: 順瀬古; 紀彦斎藤; 浩幸本間; 孝規斎藤; 賢中尾
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2022-11-08
Also published as: JP2004006220A

Description

【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、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。
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ている。
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。
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。
【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、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。
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。
【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。
【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。
【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（ＪＩＳＲ７２２３−１９７９）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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heater, and more particularly to a heater in which a carbon wire heating element is enclosed in a glass member.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor manufacturing field, various heat treatments are performed on silicon wafers and the like in the manufacturing process. Strict temperature control is required for these heat treatments, and it is necessary to maintain the heat treatment atmosphere in a clean atmosphere free from particles such as dust.
[0003]
On the other hand, a heater in which a carbon wire heating element is enclosed in a glass member together with a non-oxidizing atmosphere gas is excellent in heat uniformity and temperature control performance, and does not emit contaminants such as particles.
Therefore, a heater in which this type of carbon wire heating element is enclosed in a glass member is suitable as a heater for semiconductor manufacturing.
[0004]
By the way, as shown in FIG. 8, the terminal portion of the heater includes a glass tube 21, a wire carbon material 23 compressed and accommodated in the glass tube 21, and accommodated in the glass tube 21. A carbon wire heating element 22 that is sandwiched and a connecting wire 24 that is housed in the glass tube 21 and is sandwiched between wire carbon members 23 are provided.
[0005]
And the quartz glass member 25 which forms a heater main-body part is connected to the opening edge part 21a of the said glass tube 21, and the carbon wire heat generating body 22 is derived | led-out from the said opening edge part 21a. The open end 21a has a slightly constricted shape in order to prevent the internal fillers such as the carbon wire heating element 22 and the wire carbon material 23 from jumping out.
On the other hand, the other opening end portion (not shown) of the glass tube 21 is sealed with another glass member in a state where the connection line 24 is led out.
[0006]
With such a configuration, the carbon wire heating element 22 and the power supply connection line 24 are electrically connected via the wire carbon material 23.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, when the wire carbon material 23 is compressed and accommodated in the terminal portion (glass tube 21), the wire carbon material 23 is packed into the glass tube 21 as one unit. For this reason, the end portion of the carbon wire heating element 22 is often disposed so as to be offset toward the wall surface in the glass tube 21 as shown in FIG.
[0008]
As a result, as shown in FIG. 8A, the peripheral edge portion of the opening end portion 21 a may come into contact with the carbon wire heating element 22. Thus, when the carbon wire heating element 22 and the glass tube 21 are in direct contact (particularly pressed), carbon (C) and quartz (SiO₂ ) Has progressed, and there has been a technical problem that disconnection tends to occur at that portion.
[0009]
Further, as the shape of the heater terminal portion, an L-shaped one as shown in FIG. 9 is also used.
Also in this terminal portion, the wire carbon material 23 is packed into one side 26 a of the glass tube 26 to fix the carbon wire heating element 22, and the carbon wire heating element 22 is connected to the other side of the glass tube 26. 26b. A heater body is formed at the tip of the other side 26b.
[0010]
In this terminal portion, when the carbon wire heating element 22 is bent, the wire carbon material 23 rises inside the bent portion of the L-shaped glass tube 26 as shown in FIG. It will be in the state pressed against the inner wall of the glass tube 26.
As a result, the carbon wire heating element 22 comes into contact with the wall surface in the glass tube 26, and carbon (C) and quartz (SiO₂ ) Has progressed, and there has been a technical problem that disconnection tends to occur at that portion.
[0011]
The present invention has been made in order to solve the above technical problem, and by placing the carbon wire heating element in the center of the glass tube and accommodating it, the contact between the carbon wire heating element and the glass tube is achieved. An object of the present invention is to provide a heater that prevents and suppresses disconnection of a carbon wire heating element.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention has been made to solve the above technical problem, and a heater according to the present invention accommodates an end of the carbon wire heating element in a heater in which the carbon wire heating element is enclosed in a glass member. A glass tube, a wire carbon member that is compressed and accommodated in the glass tube and sandwiches an end portion of the carbon wire heating element, and an end portion that is accommodated in the glass tube and sandwiched between the compressed wire carbon members A terminal portion having a connecting line for power supply, wherein the wire carbon member is composed of a plurality of wire carbon bundles in which wire carbon materials are bundled, and the carbon wire heating element is between the plurality of wire carbon bundles. And disposed so as to be located substantially at the center of the glass tube,A glass tube that houses the end of the carbon wire heating element is formed in a T shape and one end is sealed,
  The carbon wire heating element and the wire carbon bundle are arranged substantially parallel to the axis from the opening end to the sealing end of the glass tube, and the carbon wire heating element is led out between the wire carbon bundles at the bent portion of the glass tube. With featuresis doing.
[0013]
Thus, in the heater according to the present invention, the wire carbon member is composed of a plurality of wire carbon bundles in which wire carbon materials are bundled, and the carbon wire heating element is between the plurality of wire carbon bundles, and It arrange | positions so that it may be located in the approximate center of the said glass tube.
That is, the wire carbon bundle has the function of a chuck part such as a drill or a drilling machine, and tries to position the carbon wire heating element at the center of the glass tube. As a result, the carbon wire heating element is disposed substantially at the center of the glass tube and does not come into contact with the glass tube.
[0014]
  As a result, the reaction between the glass tube and the carbon wire heating element is avoided, and disconnection due to this is suppressed, so that the heater life can be significantly extended compared to the conventional one. Further, since the carbon wire heating element passes through substantially the center of the plurality of wire carbon bundles, the resistance adjustment can be easily performed.
  In addition, a glass tube that accommodates the end of the carbon wire heating element is formed in a T shape and one end is sealed, and the carbon wire heating element and the wire carbon bundle are sealed from the opening end of the glass tube. The carbon wire heating element is led out from between the wire carbon bundles at the bent portion of the glass tube.
  Thus, conventionally, a heating part in which a terminal part and a carbon wire heating element are enclosed in a glass member is formed into a T-shaped L-shaped glass tube of a heater connected via an L-shaped bent part. The carbon wire heating element and the wire carbon bundle are arranged substantially parallel to the axis from the opening end to the sealing end of the glass tube, and the carbon wire heating element is led out from between the wire carbon bundles at the bent portion of the glass tube. is doing.
  Therefore, the pressing function of the wire carbon member is exhibited from the bent portion to the sealed end portion. Therefore, as in the case of the conventional L-shaped glass tube, the inconvenience that the wire carbon material swells at the bent portion and the carbon wire heating element presses and contacts the inner wall surface can be avoided.
  Moreover, it is desirable that the length from the bent portion of the glass tube to the sealing end is set to be 1.5 times or more the inner diameter of the glass tube extending from the bent portion.
  On the other hand, when the length from the bent part of the glass tube to the sealed end is less than 1.5 times the inner diameter of the extended glass tube, the bent part is sealed to the sealed end. The pressing function of the wire carbon member is weak, and there is a problem that the wire carbon material swells at the bent portion and the carbon wire heating element presses and contacts the inner wall surface as in the case of the conventional L-shaped glass tube.
  The glass member and the glass tube are preferably made of a quartz glass material. The outer tube is preferably made of a quartz glass material.
[0015]
  The present invention has been made to solve the above technical problem. A heater according to the present invention is a heater in which a carbon wire heating element is enclosed in a glass member, and a part of the carbon wire heating element. A first glass tube containing the same, an axis of the first glass tube and the axis thereof, and an end of a connecting wire for power supply for supplying power to the carbon wire heating element and an end of the carbon wire heating element Terminal portion having a second glass tube that accommodates the portion, and a wire carbon member that is compressed and accommodated in the first and second glass tubes and sandwiches the carbon wire heating element and the connecting wire for power supply The wire carbon member comprises a plurality of wire carbon bundles obtained by bundling a wire carbon material, and the carbon wire heating element comprises the plurality of wire cars. A down fleeting, and is disposed so as to be located approximately at the center of the glass tube,The wire carbon member housed in the second glass tube is more than the wire carbon member housed in the first glass tube,is doing.
[0016]
In such a heater according to the present invention as well, the reaction between the first glass tube and the carbon wire heating element is avoided and disconnection due to this is suppressed, as in the above-described invention. The heater life can be extended significantly compared to the above. Moreover, since the carbon wire heating element passes through substantially the center of the plurality of wire carbon bundles, the electric resistance value can be easily adjusted.
[0017]
  In particular, according to the present invention, a part of the carbon wire heating element is connected to the first glass tube, and the end of the connecting wire for supplying power and the end of the carbon wire heating element are connected to the first glass tube. Housed in a second glass tube.
  Therefore, the amount of the wire carbon member in the second glass tube that accommodates the end portion of the power supply connecting line that supplies power and the first glass tube that accommodates a part of the carbon wire heating element is variable. Can do.
  Therefore, the connection wire is firmly held by increasing the amount of the wire carbon member of the second glass tube holding the end portion of the connection line for power supply more than the amount of the wire carbon member of the first glass tube. And instability of electrical resistance can be suppressed.
  Moreover, there are more wire carbon members accommodated in said 2nd glass tube than the wire carbon member accommodated in said 1st glass tube.
  Thus, by increasing the amount of the wire carbon member of the second glass tube than the amount of the wire carbon member of the first glass tube, the connection line can be firmly held, and the electric resistance is unstable. Can be suppressed.
[0018]
Here, it is desirable that the glass tube or the first and second glass tubes are accommodated in an outer tube. Thus, by accommodating the glass tube or the first and second glass tubes in the outer tube, the glass tube or the first and second glass tubes can be protected.
[0019]
The length of the glass tube is preferably less than 300 mm, and the total length of the first glass tube and the second glass tube is preferably 300 mm or more.
When the length of the glass tube is 300 mm or more, when the wire carbon member is inserted and accommodated, the frictional resistance becomes large and it is difficult to accommodate the wire carbon member densely. Therefore, when the length of the glass tube is 300 mm or more, it is preferable to divide the glass tube into two and insert the wire carbon members separately.
[0020]
Moreover, it is desirable that the wire carbon member is composed of three wire carbon bundles obtained by bundling a wire carbon material that is a braid or braid formed by knitting a plurality of fiber bundles obtained by bundling carbon fibers.
Thus, when the said wire carbon member consists of three wire carbon bundles, it is easier to position a carbon wire heat generating body in the center of a glass tube.
In addition, since the wire carbon member is formed of a wire carbon material that is a braided or braided braid formed by knitting a plurality of fiber bundles in which carbon fibers are bundled, points such as mechanical properties such as tensile strength, flexibility, etc. And, thereby, the spring property is imparted in the radial direction of the wire carbon member, and as a result, the end portion of the carbon wire heating element can be firmly held in the glass tube.
[0022]
Further, the wire carbon bundle is accommodated in the glass tube so that the folded portion of the wire carbon bundle is positioned on the lead-out side of the carbon wire heating element of the glass tube accommodating the end portion of the carbon wire heating element. It is desirable. In addition, the wire carbon bundle is the first, first, and so that the folded portion of the wire carbon bundle is positioned on the lead-out side of the carbon wire heating element of the first glass tube that houses the end of the carbon wire heating element. It is desirable to be accommodated in a second glass tube.
In this way, the wire carbon bundle is folded back, and the folded portion of the wire carbon bundle is located on the lead-out side of the carbon wire heating element of the glass tube or the first glass tube. Therefore, it prevents the dust from the glass tube end or the first glass tube end from entering the quartz glass member enclosing the carbon wire heating element.
As a result, reaction with the inner wall of the quartz glass member due to this dusty substance, adhesion to the inner wall, and uneven heat generation can be prevented.
In addition, this structure facilitates insertion of the connecting wire into the compressed wire carbon member, and the distal end portion is more firmly fixed, so that stable power supply can be performed.
[0023]
Further, a glass tube that accommodates the end of the carbon wire heating element is formed in a straight line, and the carbon wire heating element and the wire carbon bundle are arranged substantially parallel to the axis of the glass tube, and the end of the glass tube It is desirable that the carbon wire heating element is led out from the section.
Thus, even when the glass tube that accommodates the end portion of the carbon wire heating element is formed in a straight line, the end portion of the glass tube is formed because the carbon wire heating element is disposed at substantially the center of the glass tube. And the carbon wire heating element do not come into contact with each other.
[0024]
In addition, a first glass tube that accommodates a part of the carbon wire heating element is formed in a straight line, and a power supply connecting line that supplies power to the carbon wire heating element and the carbon wire heating element A second glass tube that accommodates the end portion is formed in a straight line, a carbon wire heating element and a wire carbon bundle are arranged substantially parallel to the axis of the first and second glass tubes, and the first glass tube It is desirable that the carbon wire heating element is led out from the end of the wire.
Also in this case, since the carbon wire heating element is disposed substantially at the center of the glass tube as in the case described above, the end of the first glass tube and the carbon wire heating element do not come into contact with each other.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a terminal portion of a heater in which a carbon wire heating element according to the first embodiment of the present invention is enclosed, and FIG. 1 (a) is a sectional view parallel to the axis of the glass tube. FIG. 1B is a cross-sectional view orthogonal to the axis of the glass tube. FIG. 2 is a plan view of the carbon wire heating element and the wire carbon member.
[0029]
The terminal portion of the heater shown in FIG. 1 is a glass tube 1 that accommodates the end of the carbon wire heating element 2 and is compressed and accommodated in the glass tube 1, and sandwiches the end of the carbon wire heating element 2. An end portion is accommodated in the glass tube 1 and a connecting wire 4 for power supply sandwiched between the compressed wire carbon member 3 is provided.
[0030]
The glass tube 1 is made of quartz glass, and has a cylindrical shape whose axis is linear with both ends opened.
A quartz glass member (not shown) constituting the heater body is connected to one open end 1a of the glass tube 1. The carbon wire heating element 2 is led out from the open end 1a and wired inside the heater body.
[0031]
The opening end 1a has a slightly constricted shape in order to prevent the internal fillers such as the carbon wire heating element 2 and the wire carbon member 3 from jumping out. On the other hand, the open end 1b of the glass tube 1 is sealed with another glass member in a state where the connecting wire 4 is led out.
[0032]
The wire carbon member 3 described above is composed of three wire carbon bundles 3a, 3b and 3c obtained by bundling wire carbon materials. The carbon wire heating element 2 is disposed between the three equal wire carbon bundles 3 a, 3 b, 3 c and so as to be positioned substantially at the center of the glass tube 1.
[0033]
That is, when the wire carbon bundles 3a, 3b, and 3c are inserted and filled into the glass tube 1, the wire carbon bundles 3a, 3b, and 3c have functions of a chuck portion such as a drill or a drilling machine. The heating element 2 tries to be positioned at the center of the glass tube 1.
As a result, the carbon wire heating element 2 is disposed substantially at the center of the glass tube 1.
[0034]
It is important from the point that the carbon wire heating elements 2 are arranged at the center of the glass tube 1 so that the wire carbon bundles 3 are equal and odd numbers of three or more. When the wire carbon bundle 3 is even or uneven, it is difficult to arrange the carbon wire heating element 2 in the center of the glass tube 1.
[0035]
Therefore, it is preferable to make the wire carbon bundles 3a, 3b, and 3c as uniform as possible. For example, when the total number of wire carbon materials constituting the wire carbon bundles 3a, 3b, and 3c is 8 to form three wire carbon bundles, two wire carbon bundles composed of three wire carbon materials are used. It is preferable to use one wire carbon bundle composed of two carbons.
[0036]
Further, when the number of wire carbon bundles 3 is an odd number of three or more, it is difficult to compress and fill the glass tube 1.
Therefore, it is particularly preferable that the wire carbon bundles are three equal bundles.
[0037]
As shown in FIG. 2, the carbon wire heating element 2 and the wire carbon material A are preferably made of a knitted string or braid formed by knitting a plurality of fiber bundles in which carbon fibers are bundled.
As the carbon wire heating element 2 and the wire carbon material A, a carbon single fiber having a diameter of about 5 to 15 μm, for example, a fiber bundle in which about 3000 to 3500 carbon single fibers having a diameter of 7 μm are bundled, about 9 bundles are used. A braided string or a braided braid is preferred.
As a preferred embodiment of the present invention, a wire carbon bundle is a bundle of 2 to 4 wires carbon material A that are bundled together. As a result, spring properties are imparted in the radial direction of the wire carbon member, and as a result, the end of the carbon wire heating element can be firmly held in the glass tube.
[0038]
Further, the knitting span of the carbon wire heating element 2 and the wire carbon material A is preferably about 2 to 5 mm, and the fluff a of the carbon single fiber on the wire surface is about 0.5 to 2.5 mm in length.
In this way, the fluff a of the carbon single fiber is formed, and the fluff a substantially contacts the quartz glass member, so that the contact area with the main body portion of the wire carbon material can be reduced.₂ ) And carbon (C) can be minimized and durability can be improved.
[0039]
In addition, from the viewpoint of exothermic property uniformity, durability stability, and the like, and from the viewpoint of avoiding dust generation, the carbon single fiber constituting the carbon wire heating element 2 is preferably highly pure and contained in the carbon single fiber. The amount of impurities produced is preferably 10 ppm or less, particularly 3 ppm or less as ash (JIS R 7223-1979).
[0040]
The total number of the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c is preferably at least larger than the number of the carbon wire heating elements 2 embedded in the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c. This is particularly preferable because heat generation from 3a, 3b, and 3c can be suppressed as much as possible.
[0041]
Next, FIG. 3 shows a terminal portion to which the terminal portion shown in FIG. 1 is applied. The terminal portion includes an outer tube 5 that accommodates the glass tube 1 described above, and the quartz glass member 6 of the heater body is formed integrally with the outer tube 5.
Therefore, since the manufacturing method of the terminal part shown in FIG. 1 should just use the manufacturing method of the terminal part shown in FIG. 3, here, the terminal part shown in FIG. 3 was demonstrated and shown in FIG. The manufacturing method of the terminal part is omitted.
[0042]
(1) First, the inside of the glass tube 1 is inserted through the end of the carbon wire heating element 2 that has passed through the outer tube 5 made of quartz glass.
(2) Next, the wire carbon bundles 3a, 3b, and 3c are folded back, and a guide thread is attached to the folded portion. Then, the wire carbon bundles 3 a, 3 b, and 3 c are drawn into the glass tube 1 with the carbon wire heating element 2 positioned at the center of the glass tube 1 while preventing the guide yarns from being entangled with each other.
In addition, since the wire carbon bundles 3a, 3b, and 3c are folded, the number of wire carbon materials in one bundle in the glass tube 1 is doubled.
[0043]
(3) While adjusting the carbon wire heating element 2 so as to be positioned at the center of the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c, further pulling the guide yarn, the folded portions of the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c are connected to the glass tube 1 It is located at the open end 1a. Thus, since the carbon wire heating element is compressed and accommodated (fixed) in the glass tube 1 by the wire carbon bundle having the folded portion, a high fixing force can be maintained.
(4) Cut and remove the portion of the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c that protrudes from the one end 1b of the glass tube 1.
(5) Thereafter, the glass tube 1 is inserted into the outer tube 5 made of quartz glass, and then the resistance value is adjusted by adjusting the tension of the carbon wire heating element 2, and the open end 5a of the outer tube 5 is adjusted. To complete.
[0044]
Thus, the wire carbon member 3 is composed of a plurality of wire carbon bundles 3a, 3b, 3c in which the wire carbon material A is bundled, and the carbon wire heating element 2 is between the plurality of wire carbon bundles 3a, 3b, 3c. And it arrange | positions so that it may be located in the approximate center of the said glass tube.
[0045]
That is, the wire carbon bundles 3 a, 3 b, 3 c have the function of a chuck portion such as a drill or a drilling machine, and the carbon wire heating element 2 tries to be positioned at the center of the glass tube 1.
As a result, the carbon wire heating element 2 is disposed substantially at the center of the glass tube 1 and can be led out without contacting the glass tube 1.
[0046]
Thereby, since the reaction between the glass tube 1 and the carbon wire heating element 2 is avoided and the disconnection due to this is suppressed, the heater life can be significantly extended as compared with the conventional one. Further, since the carbon wire heating element 2 passes through substantially the center of the plurality of wire carbon bundles 3a, 3b, and 3c, the resistance adjustment can be easily performed.
[0047]
In addition, the folded portions of the wire carbon bundles 3a, 3b, and 3c are present on the lead-out side (on the opposite side of the connecting line) of the carbon wire heating element 2 of the glass tube 1 that houses the end of the carbon wire heating element 2. The dust from the ends of the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c enters the quartz glass member 6 enclosing the carbon wire heating element 2, and this dust reacts and adheres to the inner wall of the quartz glass member 6, It is possible to prevent heat generation unevenness.
Furthermore, this structure makes it easy to insert the connecting wire into the compressed wire carbon member, and the tip of the connecting wire is more firmly fixed to enable stable power supply.
[0048]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the terminal portion of the heater in which the carbon wire heating element according to the second embodiment of the present invention is enclosed, (a) is a cross-sectional view parallel to the axis of the glass tube, b) is a sectional view taken along line II of FIG. FIG. 5 shows the overall shape of the heater using the terminal portion shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a case where the length from the bent portion of the glass tube to the sealing end is less than 1.5 times the inner diameter of the extended glass tube.
[0049]
In this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the glass tube 7 that houses the end of the carbon wire heating element 2 is formed in a T shape and has a sealed end 7 a at one end. The spiral glass tube 8 of the heater body is extended from the bent portion 7b.
Further, the carbon wire heating element 2 and the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c are arranged substantially parallel to the axis from the opening end 7c of the glass tube 7 to the sealing end 7a, and in the bent portion 7b of the glass tube 7 The carbon wire heating element 2 is led out between the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c.
[0050]
The length L1 from the bent portion 7b of the glass tube 7 to the sealing end portion 7a is set to be 1.5 times or more the inner diameter φ of the glass tube 9 extending from the bent portion 7.
Since the carbon wire heating element 2 is disposed between the three wire carbon bundles 3a, 3b, and 3c, and is located at substantially the center of the glass tube 7, as shown in FIG. Therefore, the wire carbon member 3 at the sealing end portion 7a rises at the bent portion 7b, and the carbon wire heating element 2 does not come into pressure contact with the inner wall surface.
[0051]
When the length from the bent portion 7b of the glass tube 7 to the sealed end portion 7a is less than 1.5 times the inner diameter of the extended glass tube, the bent portion 7b to the sealed end portion 7a. As shown in FIG. 6 (as in the case of a conventional L-shaped glass tube), the wire carbon member 3 rises at the bent portion 7b, and the carbon wire heating element 2 is inside. The problem of pressing contact with the wall surface is likely to occur.
[0052]
Moreover, since the carbon wire heat generating body 2, the wire carbon material, the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c, and the connection line 4 in this embodiment are the same, description here is abbreviate | omitted.
[0053]
Next, the manufacturing method of 2nd embodiment is demonstrated based on FIG.
(1) The carbon wire heating element 2 is passed through the spiral glass tube 8 from the opening end portion 7 c of the glass tube 7 through the bent portion 7 b, and is led out from the opening end portion 8 a of the glass tube 8.
(2) Next, the wire carbon bundles 3a, 3b, and 3c are folded back, and a guide thread is attached to the folded portion. The guide yarn is led out from the open end 7a of the glass tube 7 before being sealed.
The wire carbon bundles 3a and 3b are placed inside the glass tube 7 in a state where the carbon wire heating element 2 is positioned at the center of the glass tube 7 so that the guide yarns led out from the open end 7a are not entangled with each other. , 3c.
Since the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c are folded, the number of wire carbon materials in one bundle inside the glass tube 7 is doubled.
[0054]
(3) While adjusting the carbon wire heating element 2 so as to be positioned at the center of the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c, further pulling the guide yarn, the folded portions of the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c are connected to the glass tube 7 It is located at the opening end portion 7a. Thus, since the carbon wire heating element is compressed and accommodated (fixed) in the glass tube 7 with the wire carbon bundle having the folded portion, a high fixing force can be maintained.
(4) Cut and remove the portion of the wire carbon bundles 3a, 3b, 3c that protrudes from the one end 7c of the glass tube 7. Thereafter, the opening end portion 7a is thermally welded to form a sealed end portion.
Further, the resistance value is adjusted by adjusting the tension or the like of the carbon wire heating element 2, and the open end of the lath tube and the open end on the heater side are sealed.
[0055]
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is a modification of the terminal portion shown in FIG. 3. In the figure, the same or corresponding members as those shown in FIG. Omitted.
This embodiment is characterized in that the glass tube 1 shown in FIG. 3 is divided into two parts.
That is, in this embodiment, the first glass tube 30 that accommodates a part of the carbon wire heating element 2, the first glass tube 30 and the axis thereof are the same, and the carbon wire heating element 2 is It is divided into a second glass tube 31 that accommodates the end of the power supply connecting line 4 for supplying power and the end of the carbon wire heating element 2.
[0056]
Further, similarly to the terminal portion shown in FIG. 3, the carbon wire heating element 2 and the power supply connecting wire 4 are sandwiched between the first and second glass tubes 30 and 31 and compressed. The wire carbon members 32 and 33 are housed.
The wire carbon members 32 and 33 are formed of a plurality of wire carbon bundles obtained by bundling wire carbon materials, and the carbon wire heating element 2 is between the plurality of wire carbon bundles and substantially at the center of the glass tube 30. It arrange | positions so that it may be located. The carbon wire heating element 2 and the wire carbon materials 32 and 33 are arranged substantially parallel to the axes of the first and second glass tubes 30 and 31.
[0057]
In this way, a part of the carbon wire heating element 2 is partly attached to the first glass tube 30, the end of the connecting wire 4 for supplying power and the end of the carbon wire heating element 2 are connected to the second glass. It is accommodated in the tube 31. Therefore, the amounts of the wire carbon members 32 and 33 can be varied in the first and second glass tubes 30 and 31.
Therefore, the wire carbon member 33 can be densely accommodated inside the second glass tube 31 that accommodates the connection wire 4 whose connection state with the wire carbon member is likely to change due to vibration or the like. As a result, the connection line 4 and the wire carbon member 33 are maintained in a constant connection state, and the electric resistance value is stabilized.
[0058]
More specifically, when the length of the glass tube 1 shown in FIG. 3 is 300 mm or more, when the wire carbon member 3 is inserted and accommodated, the frictional resistance increases, and the wire carbon member 3 is closely accommodated. Difficult to do. As a result, the clamping state at the end of the connecting wire 4 becomes unstable, and the electric resistance value fluctuates when vibration is applied to the terminal portion.
Therefore, when the length of the glass tube is 300 mm or more, the amount of the wire carbon member 33 of the second glass tube 31 that divides the glass tube into two and sandwiches the end of the connecting wire 4 is set to the first glass. More than the amount of the wire carbon member 32 of the tube 30, it is inserted and accommodated, and the connecting wire 4 is firmly clamped.
Since the wire carbon member 3 that sandwiches the end of the connection wire 4 can be tightly accommodated in this manner, even if vibration is applied to the terminal portion, fluctuations in the electric resistance value are suppressed, and the electric resistance is stabilized. Can be planned.
[0059]
Next, a method for manufacturing the terminal portion shown in FIG. 7 will be described.
(1) First, the end of the carbon wire heating element 2 that has been passed through the outer tube 5 made of quartz glass is inserted through the inside of the glass tubes 30 and 31.
(2) Next, a plurality of wire carbon bundles are folded back, and guide yarns are attached to the folded portions. Then, the guide yarns are drawn into the first and second glass tubes 30 and 31 while preventing the guide yarns from being entangled with each other. At this time, the carbon wire heating element 2 is drawn in a state where it is positioned at the center of the first and second glass tubes 30 and 31.
Then, the folded portion of the wire carbon bundle is positioned at the opening end of the first glass tube 30.
(3) Thereafter, the first glass tube 30 is inserted into the outer tube 5 made of quartz glass.
(4) Further, the other one wire carbon bundle is folded, and the guide yarn is attached to the folded portion. Then, the guide yarn is inserted only into the second glass tube 31, the one wire carbon bundle is drawn into only the second glass tube 31, and the folded portion of the second glass tube 31 is drawn. Located at the open end.
The guide yarn may be inserted into the second glass tube 31 at the same time when the plurality of wire carbon bundles are drawn.
Thus, compared with the case of the 1st glass tube 30, in the inside of the 2nd glass tube 31, since two wire carbon bundles (one wire carbon bundle is folded up, two wire carbon bundles and Is stored.
(5) Thereafter, the second glass tube 31 is inserted into the outer tube 5 made of quartz glass. At this time, the second glass tube 31 is inserted to a position where the end surface of the second glass tube 31 is in contact with the end surface of the first glass tube 39.
[0060]
(6) Then, the portion of the wire carbon bundle protruding from the one end 31a of the second glass tube 31 is cut and removed.
(7) Thereafter, the electrical resistance value is adjusted by adjusting the tension of the carbon wire heating element 2, etc., and the connecting wire 4 is inserted into the second glass tube 31 and the open end 5a of the outer tube 5 To complete.
[0061]
By doing in this way, the quantity of the wire carbon member 33 of the 2nd glass tube 31 which clamps the edge part of the connecting wire 4 can be made larger than the quantity of the wire carbon member 32 of the 1st glass tube 30. The connecting wire 4 inserted into the second glass tube 31 can be firmly held.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the carbon wire heating element can be arranged and accommodated at the substantially center of the glass tube, the contact between the glass tube and the carbon wire heating element can be prevented, and the disconnection of the carbon wire heating element is suppressed. A heater can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a terminal portion of a heater in which a carbon wire heating element according to a first embodiment of the present invention is enclosed, (a) is a cross section parallel to the axis of a glass tube FIG. 4B is a cross-sectional view orthogonal to the axis of the glass tube.
FIG. 2 is a plan view of a wire carbon material and a carbon heating element.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a terminal part to which the terminal part shown in FIG. 1 is applied.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a terminal portion of a heater in which a carbon wire heating element according to a second embodiment of the present invention is enclosed, (a) is a cross section parallel to the axis of the glass tube FIG. 2B is a sectional view taken along the line II of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an overall shape of a heater using the terminal portion shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a case where the length from the bent portion of the glass tube to the sealing end is less than 1.5 times the inner diameter of the extended glass tube.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention.
8A and 8B are cross-sectional views showing a conventional terminal portion, where FIG. 8A is a cross-sectional view parallel to the axis of the glass tube, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line II of FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another conventional terminal portion.
[Explanation of symbols]
1 Glass tube
1a Open end
1b Open end
2 Carbon wire heating element
3 Wire carbon material
3a Wire carbon bundle
3b wire carbon bundle
3c wire carbon bundle
4 connection lines
5 outer tube
5a Open end
6 Quartz glass member
7 Glass tube
7a Sealed end
7b Bend
7c Open end
8 Glass tube
8a Open end
30 First glass tube
31 Second glass tube
32 wire carbon material
33 Wire carbon material
A Wire carbon material
a Fluff

Claims

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、
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ヒータ。 In a heater in which a carbon wire heating element is enclosed in a glass member,
A glass tube that houses an end of the carbon wire heating element;
A wire carbon member that is compressed and accommodated in the glass tube and sandwiches an end of the carbon wire heating element;
An end portion is accommodated in the glass tube, and includes a terminal portion having a power supply connection line sandwiched between compressed wire carbon members,
The wire carbon member is composed of a plurality of wire carbon bundles obtained by bundling wire carbon materials, and the carbon wire heating element is disposed between the plurality of wire carbon bundles and substantially at the center of the glass tube. And
A glass tube that houses the end of the carbon wire heating element is formed in a T shape and one end is sealed,
The carbon wire heating element and the wire carbon bundle are arranged almost parallel to the axis from the opening end of the glass tube to the sealing end,
In the bent portion of the glass tube, the carbon wire heating element is led out between the wire carbon bundles.

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１に記載されたヒータ。The length from the bending part of the said glass tube to a sealing end part is set to 1.5 times or more of the internal diameter of the glass tube extended from the bending part, It was described in Claim 1 characterized by the above-mentioned. heater.

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、
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ヒータ。 In a heater in which a carbon wire heating element is enclosed in a glass member,
A first glass tube containing a part of the carbon wire heating element;
A second glass tube that has the same axis as the first glass tube and houses an end of a connecting wire for supplying power to supply power to the carbon wire heating element and an end of the carbon wire heating element; ,
The first and second glass tubes are compressed and accommodated, and include a terminal portion having the carbon wire heating element and a wire carbon member that sandwiches a connecting wire for power supply,
The wire carbon member comprises a plurality of wire carbon bundles obtained by bundling wire carbon materials,
The carbon wire heating element is disposed so as to be located between the plurality of wire carbon bundles and substantially at the center of the glass tube,
The heater characterized by having more wire carbon members accommodated in said 2nd glass tube than the wire carbon member accommodated in said 1st glass tube.