JP4093964B2 - 抵抗炉 - Google Patents

Description

本発明は、垂直に配向された長手方向軸を有する管状加熱要素を具備する抵抗炉に関し、この要素は、上部側と下部側とによって画成され、かつ、炉チャンバを囲繞するシェル表面を具備し、また該要素は供給端子に接続され、それによって加熱電流は、電力供給点で加熱要素内に導入される。

抵抗炉の助けで高温を達成することができる。電流は、熱伝導体として設計されたオーム抵抗器を通って流れ、電力は主に熱に転換される。モリブデン、タンタルおよびプラチナ等の金属、セラミック、ＳｉＣ、または、石炭、グラファイトまたはガラス質カーボン（熱生成カーボン）等の炭素の改質物は、熱伝導体用の材料として適している。グラファイト製の熱伝導体は、その高温抵抗、簡略な形状および低価格によって特徴づけられる。

抵抗炉は、例えば、半導体材料を溶融するために、または、ロッド状または管状の開始シリンダを加熱してそれからチューブ、ロッドまたは光ファイバを伸張するために使用される。意図的に非均質な加熱容量が望ましい（例えば、多角形断面を有するシリンダを引いている間等）特別な場合を除いて、通常は、加熱材料の均一な加熱に重きがおかれる。

局所加熱容量は、電流密度に正比例し、後者は、電流の流れと、熱伝導体の材料の断面積および抵抗率と、によって規定される。抵抗率は、今度は、局所温度に依存する。熱伝導体材料の比較的低い伝導性および付随する電圧低下によって、均質な温度プロファイルを生成し維持することが困難になる。

したがって米国特許第４，７０３，５５６号には、グラファイト製の加熱チューブを有する炉が提案されており、複数の軸方向に延在する長手方向スロットが加熱チューブの円周にわたって分布され、加熱チューブのほぼ全高さにわたって上部からおよび下部から交互のやり方で延在する。したがって、電気は、曲がりくねったように加熱チューブの残りのウェブを通って流れる。これは、結果として、垂直方向における温度曲線の均質化になる。

加熱チューブ内の電流密度のさらなる均質化は、加熱電流の供給のために２つのグラファイト接続片が設けられるという措置によって達成され、上記片は、加熱チューブの底側の区域に向き合った場所へねじ込まれ、別個のトランスによって供給される。電圧低下は、加熱チューブウェブの長さ全体にわたって第２の電力供給点によって妨げることができ、結果として、電流および温度分布の改良された垂直および水平の均質化になる。

しかし、知られている加熱チューブを製造することは非常に複雑である。その線条細工形状のため、機械的損傷を受けやすく、したがって、頻繁に交換しなければならない。さらに、供給端子の領域の拡大縮小および酸化のため、電気接触の劣化および不確定な電力供給の可能性があり、したがって、加熱チューブに対する不規則な加熱操作および温度分布の可能性がある。このリスクは、供給端子が最大温度負荷のゾーンのすぐ隣に位置するという事実によっていっそう高まる。

高性能抵抗炉（約１００ｋＷ以上）において、温度シンクは特に注意され、均質な温度分布を調整し維持することがますます困難になる。

本発明の目的は、電気抵抗炉を提供することであり、特に、製造および維持にあまり労力がかからずかつ作用信頼性が高いことによって特徴づけられ、炉内で軸方向および半径方向に均質な温度プロファイルを再現可能に調整することを可能にする高性能電気抵抗炉を提供することである。

上述の抵抗炉から開始すると、この目的は、供給端子が、上部側の領域に金属の囲繞上部環状鍔部と、下部側の領域に金属の囲繞下部環状鍔部と、を具備する場合に、本発明によって達成される。

加熱電流は、環状鍔部を経由して加熱要素内に導入される。この目的のために、１つの環状鍔部が加熱要素の上部前端に設けられ、１つの環状鍔部が加熱要素の下部前端に設けられる。環状鍔部は、管状加熱要素のそれぞれの前部側に接触し、それに内側ジャケットおよび／または外側ジャケットが接触し、接触部分は好ましくは平面に設計され、最も簡単な場合には環状鍔部と加熱要素との間の環状接触表面として設計される。環状鍔部は、１片から作られるか、または、個別の部材から構成される。

加熱電流をそれぞれの環状鍔部内に供給するために、上記鍔部は各々に少なくとも１つの電流端子が設けられている。環状鍔部のその少なくとも１つの電流端子は、「電極端子」としても下記に示されている。

加熱電流が供給される抵抗炉の構成要素は、ここでは、加熱要素として理解される。これは、一体的に作られてもよく、または、複数の部材から構成されてもよい。

環状鍔部は、導電性の高い金属から作られ、そのため、できるだけ小さい水平電圧低下は、その円周にわたって見たときに達成される。環状鍔部は、加熱要素の上部側と下部側との両方に設けられ、電流はそれによって２つの側部から加熱要素に供給されるため、一方の側部のみからの電流供給に比較して、加熱要素の高さにわたる垂直電圧低下も減少する。これは、結果として、全体として改良される電流および温度分布の均質化になる。

特に加熱要素内の電気密度の均質な水平分布に対して、各環状鍔部が加熱電流の供給用の電極端子を具備するときに有用であることがわかり、上部環状鍔部の電極端子は、円周方向に見たときに、下部環状鍔部の電極端子に対してずれている。

電極端子が１つのみの場合には、最大電力密度は、電極端子の区域に常にあるそれぞれの環状鍔部内で達成され、最低電力密度は通常、最も離れている環状鍔部の側部で見られる。補償を達成するために、各環状鍔部に、環状鍔部のまわりに円周方向に均一に分布される少なくとも２つの電極端子が設けられているときに有利であることがわかった。有利なことに、電極端子は、環状鍔部の円周にわたって均一に分布される。

同様に、最大電力密度は、環状鍔部と加熱要素との間の接触領域内でも得られ、通常、電極端子のすぐそばで得られる（環状鍔部には複数の電極端子が設けられているが）。補償の目的のために、導電性のより低い領域は、環状鍔部の抵抗炉の特に好適な実施形態において、供給された加熱電流を少なくとも４つの、好ましくは少なくとも８つの、電流路に分岐するための環状鍔部に形成され、電流路は、加熱要素の円周にわたって均一に分布される好ましい電力供給点へ導く。

この文脈での「電流路」は、加熱電流によってカバーされる電極端子から加熱要素の接触領域への距離を意味する。電流路が短ければ短いほど、接触領域の電流密度は高くなる。しかし、環状鍔部と加熱要素との間の囲繞する接触表面上でできるだけ均一である電流密度が望ましい。本発明によると、これは、環状鍔部内に供給される加熱電流が１回または数回分岐され、そのため少なくとも４つの電流路が形成されるという措置によって達成される。分岐は、環状鍔部の残りの材料よりも導電性がより低い領域によって達成される。より低い導電性のため（ゼロであってもよい）、実質的に、電流の流れが分割され強制的にガイドされることができるように、電流は上記領域のまわりに流れる。例えば、環状鍔部の半径方向に延在する長手方向スロットの助けで、それぞれの電極端子から接触領域への「最短路」を遮ることが可能である。４つまたはそれ以上の電流路が同一の長さを有することが理想的である。それぞれの電流路が終わる区域は、ここでは「最も好ましい電力供給点」として示される。いずれにせよ、環状鍔部の高い導電性は、より低い導電性の領域のまわりの加熱電流のほぼ均一な水平分布に影響を与える。電流路にわたる強制的ガイドを考慮して電極端子から比較的短い距離を有し、したがってほぼ均一な電流密度分布にもかかわらず依然として電流密度が増大している加熱要素へ向かう平坦な接触領域は、「最も好ましい電力供給点」として示される。４つの好ましい電力供給点を備えた実施形態は、下記では「４点供給」として示され、８つの好ましい電力供給点を備えた実施形態は、したがって「８点供給」として示される。

加熱要素の円周のまわりの好ましい電力供給点の均一な分布のおかげで、均一な半径方向の電流密度分布が加熱要素のまわりに達成され、これは、電流および温度分布の均質化をさらに改良する。この措置は、高加熱容量（１００ｋＷ以上）で特に確実に感じられる。

本発明の抵抗炉の１つの実施形態は、特に有用であるとわかり、特に円周方向に見たときに、上部環状鍔部の好ましい電力供給点は下部環状鍔部の電力供給点に対してずれている。下部電力供給点の上部電力供給点に対するずれのため、電力密度曲線は垂直に（軸方向に）さらに均質化することができ、結果として、温度均質化が改良される。上部環状鍔部の電力供給点と下部環状鍔部の電力供給点との間のずれは、通常、加熱チューブの長手方向軸に対して回転対称が得られるようなものである。

有利なことに、環状鍔部には、加熱要素の円錐状接続領域に整合する接続円錐が設けられる。円錐のおかげで、環状鍔部および加熱チューブは自己中心であり、結果として、確実に固定され、そのため、炉を使用中に接触抵抗の変化は回避される。環状鍔部は、一体的に作られるか、または、複数の構成要素から構成される。特に、接続円錐は、別個の構成要素として製造されてもよい。接続円錐が内側円錐として設計され加熱要素の接続領域が外側円錐として設計されるときに、より有利な力分布が得られる。環状鍔部は、ここでは、加熱要素の外側円錐の接続円錐に座する。

好ましくは、環状鍔部には、第１の冷却液入口を有する第１の囲繞冷却チャネルが設けられている。冷却のため、環状鍔部の温度およびしたがって特定のオーム抵抗は、局所的にかつ時間的に一定に保たれる。

この点に関して、第１の冷却チャネルの隣に設けられ空間的にはそれから分離している環状鍔部が、第２の冷却液入口を有する第２の囲繞冷却チャネルを具備するときに特に有利であることがわかり、第２の入口は、円周方向に見たときに、第１の入口に向かい合っている環状鍔部の側部に配列されている。逆流流れの冷却操作は、２つの冷却チャネルによって可能であり、これは、環状鍔部を経由する水平温度分布のさらなる均質化に貢献する。

上記に説明されたように、接続円錐が設けられている環状鍔部において、単数または複数の冷却チャネルが、接続円錐の区域に形成されることが好ましい。上記区域は、加熱電流が電流路に分岐される環状鍔部の区域から電気的に絶縁される必要はない。

この高い導電性のため、銅または銅合金製の環状鍔部を使用することが好ましい。高い導電性は、低電圧低下に影響を与え、これは、環状鍔部内の、したがって加熱チューブに向かう接触領域の、電流および電力密度の均質分布に従うことを容易にする。

本発明による抵抗炉の実施形態が好ましく、加熱要素は、より薄い壁厚の加熱チューブを具備し、これは、前側に接続する壁厚がより厚い少なくとも１つの接触チューブによって両側に延在し、環状鍔部の各々は接触チューブ上に載置される。

本発明による抵抗炉のこの好適な実施形態において、接触チューブは適切な加熱チューブと環状鍔部との間に設けられる。最高温度は、薄い壁の加熱チューブの区域に観察され、接触チューブはより厚い壁厚のためあまり加熱されず、したがって、環状鍔部も受ける温度負荷は小さい。拡大縮小または酸化による接触抵抗の変化のリスクは、それによって減少される。加熱チューブとその隣の接触チューブとは、通常は別個の構成要素として設計される。接触チューブは、一体的に作られてもよく、または、数個の個別部品から構成されてもよい。接触チューブの区域の温度が、加熱チューブの区域の温度よりも低いことがここでは必須である。この目的のために、かつより厚い壁厚の代わりに、接触チューブは、加熱チューブよりも低い抵抗率の材料から作られてもよい。接触チューブを備えた加熱要素の設計は、本発明の抵抗炉を高加熱容量で使用するのによりふさわしくする。

温度分布の均質化に対するさらなる改良は、複数のクランプ要素を具備するクランプ手段が設けられるときに達成され、それによって、接触チューブ、加熱チューブおよび環状鍔部が互いに対して軸方向にクランプされる。クランプ手段は、それぞれの部材の間の一定の電気接触を確実にし、接触抵抗の局所変化を最小限にする。好ましくは、加熱要素の円周にわたって均一に分布される少なくとも４本のテンションロッドが、クランプ要素として設けられる。テンションロッドの回転対称配列（加熱要素の長手方向を中心にして）は、加熱要素の対称的な電流密度および温度分布に貢献する。テンションロッドは、例
えば、正確なばね定数を有するばねを具備し、それによって均一なバイアスを再現可能でありチェック可能なやり方で設定することができる。

ガスの流れを加熱要素内に導入するためにガスフラッシング用の手段が設けられているときには特に有利であることがわかり、この手段は、少なくとも１つの分岐ステージに好ましくは少なくとも３つの分岐ステージに、等しい圧力損失の複数の二次ライン内に分岐されるガス入口を具備し、二次ラインは、エンベロープ円形にわたって均一に分布され炉チャンバ内に方向づけられる複数のガス出口で終端する。

ガス入口は少なくとも２つの二次ライン内に分岐され、これは今度は、エンベロープ円形にわたって均一に分布され炉チャンバ内に方向づけられる複数のガス出口で終端する。ガス出口は、ガスシャワーとともに実質的に環状の断面を形成する。ガスの流れは、加熱要素を通って軸方向（垂直長手方向軸の方向）に進む。できるだけ均質で薄層のガス流れを達成するために、可能であれば、ガス出口に加えられるガス圧力は同一であるべきである。これは、二次ラインによって影響される圧力損失ができるだけ同一であるときに、達成される。圧力損失は、流れ断面によって、かつ、ガス入口とそれぞれの二次ラインの開口との間のガスの経路によって、規定される。したがって、流れ断面および二次ラインの経路は同一であることが理想的である。分岐の数が大きくなればなるほど、より均質な環状ガスフラッシング操作を実現することができる。しかし、分岐の数が大きくなると、製造の労力も増大する。最適の結果は、分岐が３つの場合に達成される。上述のガスシャワーは、誘導炉と組み合わせて使用するのと同様に、本発明の抵抗炉と組み合わせて使用するのに適している。

この点で、ガス出口がフラッシュリングに形成されるときに特に有利であることがわかり、フラッシュリングは、上部環状鍔部の上に配列され、少なくとも２つの好ましくは少なくとも４つの別個の円形セグメントから構成されており、二次ラインは各々が円形セグメントの１つで終端する。ガス入口が２回、最初は２本の二次ラインに次いで４本の二次ラインに分岐されるときに、４つの円形セグメントは得られる。二次ラインは、円形セグメントのそれぞれの１つの中ほどで終端することが好ましく、結果として、ガスの流れをさらに分岐することになる。フラッシュリングを形成するセグメントは、上述のエンベロープ円形に位置決めされる。円形セグメント内のガス出口の前部に加えられるガス圧力は、実質的に同一である。分岐のため、これは、フラッシュガスが、ガス入口からガス出口へのほぼ同一の距離をカバーするという事実による。本発明による抵抗炉の好適な展開は、加熱要素が制御可能な温度の保護ジャケットによって囲繞され、その外側壁はそれに着脱自在に取り付けられた冷却プレートを有しその中を冷却液体が流れているということに特徴づけられる。

冷却プレートは、保護ジャケットの外側壁に着脱自在に取り付けられ、冷却液体は冷却プレートの中を流れている。冷却プレートは、冷却液体用の別個の供給手段に接続されるか、または、冷却液体を供給するために複数の冷却プレートを直列にまたは並列に接続することも可能である。加熱要素内の温度分布は、冷却プレートによって変動することができ、保護ジャケットの局所的に異なる温度制御も可能である。冷却プレートを保護ジャケットに着脱自在に接続することは、簡単な交換を可能とする。

加熱要素の内部が石英ウールによって外部に封止されているときに有利であることがわかった。石英ウールは、高温抵抗によって特徴づけられる。抵抗炉が石英ガラス体を加熱するために使用される場合には、石英ウールは同一種類の材料である。石英ウールは、例えば、化学エッチングまたは高温塩素処理によって前もってきれいにされてもよい。石英ウールが合成されたＳｉＯ2から構成されるときに、さらなる改良が達成される。

さて、本発明は、実施形態および図面を参照して説明される。図面は詳細に示す概略例示である。

図１に示されるような本発明による抵抗炉は、石英ガラス製のシリンダ１を加熱し伸張するために使用される。この炉は、７００ｋＷの最大加熱容量を有する高性能炉である。抵抗炉は、垂直に配向された長手方向軸３を備えたグラファイト製の加熱チューブ２を具備し、加熱チューブは加熱チャンバ４を取り囲む。

接触チューブ５、６は、加熱チューブ２に前部で両側に位置決めされる。接触チューブ５、６もまたグラファイトから作られてもよく、加熱チューブ２よりも厚い壁厚を有する。

加熱電流は、銅合金ＣｕＣｒＺｒから構成される環状鍔部７、８を経由して加熱チューブ２内に導入され、上部環状鍔部７は上部接触チューブ５の上部側１１に載置され、下部環状鍔部８は下部接触チューブ６の下部側１２に載置される。環状鍔部７、８は、外側に突出するフランジ３１を具備し、これはその中に貫通穴を設けており、各々が環状鍔部７、８の円周の一部にわたって半径方向に延在し、環状鍔部７、８へ供給される加熱電流をほぼ同一長さの８つの電流路に分岐するために使用され、結果として８点供給になる。環状鍔部７、８の形状および機能は、この点に関して下記に図２に関連してより詳細に説明される。

環状鍔部７、８の各々には、２つの囲繞する冷却チャネル９、１０が設けられており、これは互いに対して隣接する関係で延在し、それによって水は、環状鍔部７、８を冷却するために逆流の流れにガイドされる。この水の冷却の助けで、環状鍔部７、８の温度は、したがって抵抗率は、局所的に時間的に一定に保たれる。一方の冷却チャネル９の冷却水入口２７は、他方の冷却チャネル１０の冷却水入口２８に向かい合っている。２つの冷却チャネル９、１０の助けで、逆流の流れにおける環状鍔部７、８を冷却することが可能であり、これは、環状鍔部７、８を経由して水平温度分布のさらなる均質化に貢
献する。

環状鍔部７、８を接触チューブ５、６に固定するために、上部接触チューブ５の上部側１１および下部接触チューブ６の下部側１２には、それぞれ割り当てられた環状鍔部７、８の内側円錐に整合する囲繞外側円錐が設けられている。

加熱チューブ２、接触チューブ５、６および環状鍔部７、８は、クランプ装置１３によって互いにクランプされている。クランプ装置１３は、加熱チューブ２の円周にわたって均一に分布され底部プレート３０に接続されている４本のテンションロッド１４を具備する。上記テンションロッドは、各々には、規定されたばね定数の調整可能なクランプばね１５が設けられ、それによって上記炉部材（２、５、６、７、８）は、スペーサー１６を経由して所定の測定可能な押付力で互いに押しつけられ、テンションロッド１４の回転対称な分布が圧縮応力分布の対称に影響を与え、これは、加熱チューブ内の電流密度および温度の均質的な分布に有利な影響を与える。

フラッシュガス流れ（方向矢印１７）を炉チャンバ４内に導入するために、フラッシュガスリング１８が上部環状鍔部７の上に配列され、その円周には炉チャンバ４内に方向づけられたガス出口が設けられている。フラッシュガスリング１８は、４つの別個の円形セグメントから構成され、ガス出口１９から分岐した二次ライン２０が上記セグメントを終端する。フラッシュガスリング１８の構造および機能に関する詳細は、図３を参照して下記にさらに説明される。

熱遮蔽のために、加熱チューブ２および接触チューブ５、６は、温度調節可能な炉ジャケット２１によって囲繞され、冷却プレート２９はセグメントにその外側ジャケットにねじ込まれる。冷却液体は冷却プレート２９を通って流れ、冷却プレート２９の冷却回路は互いから分離され、そのため、炉ジャケットは局所的に異なる温度を有してもよい。炉チャンバ４から熱を引くのを防止するために、冷却プレート２９と炉ジャケット２１との間にはギャップが設けられ、そのため冷却プレート２９は炉ジャケット２１上に直接載置されない。

炉ジャケット２１は中心に貫通穴２２が設けられており、それを通って加熱チューブ２の温度が、導光板２３によって測定される。導光板２３の助けで、温度測定信号が測定装置へ伝達される。したがって、測定装置は、加熱チューブ２から離れていることが可能であるため、測定装置を保護するための冷却操作は必要ではない。

フラッシュリング１８の二次ライン２０と石英ガラスシリンダ１との間のギャップは、純化石英ウール２６によって封止される。

図２は、上部環状鍔部７を上面図で示す概略例示である。環状鍔部７は、実質的にリング状の銅ディスクから構成され、これには、互いに対して向かい合っている２つの電極端子７１、７２（端子タブ）が外側円周に設けられており、それを経由して加熱電流が環状鍔部７内に供給される。電極端子７１、７２は、合同電源（図示せず）から供給される。環状鍔部には複数の貫通穴７３が設けられており、円周の一部のまわりを半径方向に延在し、中心軸７４（長手方向３に対応する）のまわりに対称的に分布される。貫通穴７３は、ここではフランジ３１の区域に形成され、電極端子７１、７２によって供給
される加熱電流が、方向矢印７５によって表される等しい長さの８つの電流路に分岐され、それによって内側穴７７ａの区域の「好ましい供給点」７６にガイドされ、それとともに環状鍔部が接触チューブ５上に載置される（図１参照）ように配列される。２つの電極端子７１、７２および貫通穴７３の分布およびサイズのおかげで、加熱電流は、図２にしたがって合計８つの好ましい供給点７６（「８点供給」）にわたって環状鍔部７に分布される。１つの「好ましい供給点」のみを備えた環状鍔部の実施形態と比較すると、これは、結果として、内側穴７７ａの区域でより均一な電流密度分布になり、したがって、接触チューブ５の、したがって加熱チューブ２の区域における電流密度の均質的な水平分布になる。

加熱チューブ２の電流密度分布のさらなる均質化は、図２に概略的に示されるように、上部環状鍔部７の電極端子７１、７２が下部環状鍔部８の電極端子７８、７９に対して９０度ずれているという措置（図１参照）によって達成される。下部環状鍔部８もまた、加熱電流の８点供給用に最適化され、そのため、環状鍔部７、８のずれ配列もまた結果として、９０度だけ「好ましい電力供給点」のずれになり、中心軸７５に対して回転対称になる。これは結果として、加熱チューブ２内で均一な垂直電流密度分布になり、これは、電流および温度分布の改良された均質化にさらに貢献する。

酸素が炉チャンバ４内に入るのを回避するために、上記チャンバは、引き抜き加工中に窒素でフラッシュされる。この目的のために、フラッシュリング１８（図１）が、図３に示されるように使用される。フラッシュリング１８は、ガス入口ノズル８１を形成する相互接続銅チューブから構成され、２つの分岐ステージ８２、８３に分岐され合計４つの二次ライン２０になる。二次ライン２０の各々は中心で、第３の分岐ステージ８５の形成下で、環状セグメント８９に終端し、これには、複数のガス出口８６が設けられている。環状セグメント８９のガス出口８５は、加熱チューブ２の内径よりも小さなエンベロープ円形に設けられる。ガス出口８５は合同して、実質的に環状断面のガスシャワーを形成する。窒素流れは、ガス出口８６から開始して、加熱チューブ２を通って長手方向軸３へ向かい、頂部から底部へ行く。できるだけ均質で薄層の窒素流れを得るために、可能であれば同一であるガス圧力が、ガス出口８５には望ましい。これは、すべての二次ライン２０が同一長さおよび同一内径を有し、第１の分岐ステージ８２とそれぞれの環状セグメント８９の開口８７との間の距離がすべての二次ライン２０で同一である場合に、達成される。

本発明による抵抗炉の実施形態の側面図である。 ８点供給によって加熱電流を加熱チューブへ供給するための環状鍔部の実施形態の上面図である。 薄層フラッシュガス流れを環状ギャップの形状に生成するためのフラッシュリングの実施形態の上面図である。

符号の説明

１：石英ガラスシリンダ、２：加熱チューブ、３：長手方向軸、４：加熱チャンバ、５：上部接触チューブ、６：下部接触チューブ、７：上部環状鍔部、８：下部環状鍔部、９：冷却チャネル、１０：冷却チャネル、１１：上部側、１２：下部側、１３：クランプ装置、１４：テンションロッド、１６：スペーサー、１７：方向矢印、１８：フラッシュガスリング、１９：ガス出口、２０：二次ライン、２１：炉ジャケット、２２：貫通穴、２３：導光板、２６：純化石英ウール、２７：冷却水入口、２８：冷却水入口、２９：冷却プレート、３０：底部プレート、３１：フランジ、７１：電極端子、７３：貫通穴、７４：中心軸、７５：中心軸、７５：方向矢印、７６：供給点、７７：電流路、７７ａ：内側穴、７８：電極端子、８１：ガス入口ノズル、８２：分岐ステージ、８５：ガス出口、８５：分岐ステージ、８６：ガス出口、８７：開口、８９：環状セグメント。

Claims (18)

1. 上部側と下部側とによって画成されかつ炉チャンバを囲繞するシェル表面を具備し垂直に配向された長手方向軸を有する管状加熱要素を具備する抵抗炉であって、前記管状加熱要素は少なくとも２つの供給端子に接続され、それによって加熱電流が、電力供給点で前記加熱要素内に導入され、前記供給端子は、前記上部側（１１）の領域に囲繞上部環状鍔部（７）と前記下部側（１２）の領域に囲繞下部環状鍔部（８）とを具備することを特徴とする抵抗炉。
2. 前記環状鍔部（７、８）の各々は、前記加熱電流を供給するための電極端子（７１）を具備し、前記長手方向に見たとき、前記上部環状鍔部（７）の前記電極端子（７１）は、前記下部環状鍔部（８）の前記電極端子に対して円周方向にずれていることを特徴とする請求項１に記載の抵抗炉。
3. 前記環状鍔部（７、８）の各々には、円周方向に前記環状鍔部（７、８）のまわりに均一に分布される少なくとも２つの電極端子（７１、７２）が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗炉。
4. 金属から作られる前記環状鍔部（７、８）に貫通穴を設け、前記供給された加熱電流を少なくとも４つの電流路（７７）に分岐するために前記環状鍔部（７、８）に金属からなる導電性の高い領域と貫通穴を有する導電性の低い領域（７３）とを形成し、かつ該電流路（７７）は前記加熱要素（２、５、６）の円周にわたって均一に分布される電力供給点（７６）へ通じていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の抵抗炉。
5. 前記上部環状鍔部（７）の前記電力供給点（７６）は前記下部環状鍔部（８）の前記電力供給点に対して円周方向にずれていることを特徴とする請求項４に記載の抵抗炉。
6. 前記環状鍔部（７、８）は、前記加熱要素（２、５、６）の円錐状接続領域に整合する接続円錐を具備することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の抵抗炉。
7. 前記接続円錐が内側円錐とされかつ前記加熱要素（２、５、６）の前記接続領域が外側円錐とされ、前記環状鍔部（７、８）の内側円錐が前記加熱要素（２、５、６）の前記外側円錐に嵌合されるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の抵抗炉。
8. 前記環状鍔部（７、８）は、第１の冷却液入口（２７）が設けられた第１の囲繞冷却チャネル（１０）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の抵抗炉。
9. 前記環状鍔部（７、８）には、前記第１の冷却チャネル（１０）の隣にかつ空間的にはそれから分離して、第２の冷却液入口（２８）を含む第２の囲繞冷却チャネル（９）が設けられ、前記第２の入口（２８）は、円周方向に見たときに、前記第１の入口（２７）に向かい合っている前記環状鍔部（７、８）の側部に配列されていることを特徴とする請求項８に記載の抵抗炉。
10. 前記環状鍔部（７、８）は、銅または銅合金から構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の抵抗炉。
11. 前記加熱要素（２、５、６）は、加熱チューブ（２）を具備し、これは、前側に接続する少なくとも１つの接触チューブ（５、６）によって両側に延在し、前記環状鍔部（７、８）の各々は前記接触チューブ（５、６）上に載置され、前記加熱チューブ（２）の壁厚が前記接触チューブ（５、６）の壁厚よりも薄いことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の抵抗炉。
12. 複数のクランプ要素（１３）を具備するクランプ手段が設けられ、それによって、前記接触チューブ（５、６）、前記加熱チューブ（２）および前記環状鍔部（７、８）が互いに対して軸方向にクランプされることを特徴とする請求項１１に記載の抵抗炉。
13. 前記加熱要素（２、５、６）の円周にわたって均一に分布される少なくとも４本のテンションロッドが、クランプ要素（１３）として設けられることを特徴とする請求項１２に記載の抵抗炉。
14. 等しい圧力損失の複数の二次ライン（２０）内で、少なくとも１つの分岐ステージ（８２）に分岐されるガス入口（１９）を具備するガスフラッシング用の手段が設けられ、前記二次ライン（２０）は、エンベロープ円形にわたって均一に分布され前記炉チャンバ（４）内に方向づけられる複数のガス出口（８６）で終端することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の抵抗炉。
15. 前記ガス出口（８６）は、前記上部環状鍔部（７）の上に配列され、少なくとも２つの別個の円形セグメント（８９）から構成されるフラッシュリング（１８）に形成され、前記二次ライン（２０）は各々が前記円形セグメント（８９）の１つで終端することを特徴とする請求項１４に記載の抵抗炉。
16. 前記加熱要素（２、５、６）は温度制御可能な保護ジャケット（２１）によって囲繞され、その外側壁はそれに着脱自在に取り付けられた冷却プレート（２９）を有しその中を冷却液体が流れていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の抵抗炉。
17. 前記加熱要素（２、５、６）の内部は石英ウール（２６）によって外部に封止されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の抵抗炉。
18. 前記石英ウール（２６）は合成されたＳｉＯ_２から構成されることを特徴とする請求項１７に記載の抵抗炉。

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