JPH111765A - フラッシュ蒸発器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤフィラメントからなる抵抗加熱器を使
用することによる不利益を何ら受けることなく、略側方
への金属の瞬間的または半連続的な蒸発を与える抵抗加
熱型フラッシュ蒸発器を提供する。 【解決手段】 本発明の抵抗加熱型フラッシュ蒸発器２
０は、２つの対向開口側面２７，２８と、２つの対向側
面２７，２８の各々から延びる連続的な開口領域２９を
形成する空洞と、金属を空洞の対向側面２７，２８を通
って側方に蒸発させるための開口領域２９に対向する少
なくとも１つの金属蒸発表面３０，３１とを有してい
る。本体２１は好ましくはグラファイトからなり、本体
２１の実質的な部分上と空洞により形成される金属蒸発
表面３１，３２上とを延びる熱分解窒化ホウ素の被覆材
２２を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属を気化するため
の改良された抵抗加熱型フラッシュ蒸発器（resistance
heated flash evaporator）に係り、より詳細には、略
側方への金属蒸発のためのフラッシュ蒸発器に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱蒸発は、アルミニウム、銅、亜鉛、ス
ズ、銀および金のような金属を、金属、ガラスおよびプ
ラスティックのような各種の基体上に被覆するための一
般的な方法である。金属被覆材は、セラミックまたは金
属製の容器であって一般には「ボート（boat）」と呼ば
れている容器、またはワイヤフィラメント（wire filam
ent ）からなる抵抗加熱器を用いて、金属の瞬間的また
は半連続的な蒸発によって形成される。セラミックまた
は金属製のボートが電気的な抵抗加熱器として用いられ
るときには、ボート内に、各蒸発サイクル前に挿入また
は供給される金属チャージに対する入れ物として機能す
る空洞が形成される。ボートは電力源に接続され、ボー
トに接触した金属チャージが溶融および気化する温度ま
で加熱される。金属チャージは、溶融後に空洞を濡らす
とともに、蒸発の間、金属の蒸発物をボートから空洞表
面を略横断する方向へ分散させる。したがって、もし金
属チャージの蒸発の間、ボートが水平方向に整列されて
いるならば、金属の蒸発物は必然的に空洞の上方に向け
て分散するであろう。

【０００３】金属の蒸発物が蒸発源から球状または略側
方へ分散することを必要とする応用も多数存在してい
る。このような場合、基体は、蒸発源に対して垂直にま
たは蒸発源の周囲に配置される。現在のところ、金属製
のワイヤフィラメントが、このようなほとんど全ての応
用のための抵抗加熱器として用いられている。金属製の
ワイヤフィラメントは典型的にはタングステンからな
り、アルミニウムの蒸発に用いられるときには２〜３５
フラッシュの耐用寿命を有している。このような場合、
ワイヤフィラメントの回路抵抗は、アルミニウムが溶融
してワイヤフィラメントが濡れる結果、各フラッシュサ
イクルの間に劇的に変化する。さらに、通常は好ましい
金属蒸発物であるアルミニウムが、タングステン製のワ
イヤフィラメントに化学的な破壊作用を及ぼし、これに
より電気抵抗の変化およびその耐用寿命の実質的な制限
が引き起こされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような点
を考慮してなされたものであり、ワイヤフィラメントか
らなる抵抗加熱器を使用することによる不利益を何ら受
けることなく、略側方への金属の瞬間的または半連続的
な蒸発を与えるための抵抗加熱器として使用され得る、
変更された蒸発容器すなわち「ボート」からなるフラッ
シュ蒸発器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のフラッシュ蒸発
器は、２つの対向開口側面と、前記対向開口側面の間に
連続的な開口領域を形成するため前記２つの対向開口側
面の各々から延びる空洞とを有する本体を備え、前記本
体は、前記開口領域および前記本体の前記対向開口側面
を通って側方へ金属を蒸発させるため前記開口領域に対
向する前記空洞により形成される少なくとも１つの金属
蒸発表面を有している。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【０００７】金属を気化するための抵抗加熱型フラッシ
ュ蒸発器は、二ホウ化チタン（titanium diboroide）
と、窒化ホウ素単独または窒化アルミニウムとの組合わ
せとからなる、金属間セラミック複合物からなってい
る。また、抵抗加熱型フラッシュ蒸発器は、熱分解窒化
ホウ素（「ＰＢＮ（pyrolytic boron nitride ）」）の
被覆材を有するグラファイト製の本体からなっている。
ＰＢＮが被覆されたグラファイト製の蒸発器は、より長
い耐用寿命を有することが知られており、したがって本
発明の目的のために好ましいものである。ＰＢＮが被覆
されたグラファイト製の蒸発器の典型的なものは、米国
特許第４，２６４，８０３号および第５，２３９，６１
２号に示されており、これらの各開示を本明細書中に引
用する。

【０００８】上述した特許に示されているような、熱分
解窒化ホウ素が被覆されたグラファイト製の蒸発器の従
来のものは、図１に示されている。蒸発器１０の本体１
１は好ましくは、空洞すなわちくぼみ１２を有する長細
い形状のグラファイト製のブロックから形成されてお
り、くぼみ１２は少なくとも１つの表面１４から内部に
向けて機械加工されている。熱分解窒化ホウ素の薄層１
８は蒸発器１０の本体１１上に被覆されている。

【０００９】窒化ホウ素の熱分解被覆を形成する方法も
また既存のものであり、簡単に言えば、米国特許第３，
１８２，００６号で説明されているように、アンモニア
蒸気とガス状のハロゲン化ホウ素とを、１６００°Ｃ〜
２２００°Ｃの間の制御温度に維持された、グラファイ
ト製の本体１１を含む加熱反応炉に適切な比率で導入す
る工程を備えている。なお、この米国特許第３，１８
２，００６号の開示は本明細書中に引用する。図１に示
す従来の構造において、熱分解窒化ホウ素の被覆材１８
は通常、０．０３０インチよりも厚くはなく、外部電力
源（図示せず）に対してクランプ装置（図示せず）によ
り電気的な接続をなすために晒される端部１５，１６を
除いて、グラファイト製の本体１１を完全に包み込んで
いる。なお、熱分解被覆材１８は、機械的な処理により
本体１１の端部１５および１６から取り除いてもよく、
また端部１６および１６への被覆を避けるため、被覆処
理の間、端部１５および１６がマスクされるようにして
もよい。

【００１０】蒸発器（抵抗加熱器）１０の本体１１は好
ましくは、制御された加熱サイクル条件下で金属チャー
ジが完全に蒸発するようにするため、所与の印加電圧に
対して内部で生じる熱を最適化する規定の抵抗経路を与
えるような所定の断面領域を有する矩形状の形状となっ
ている。本発明によれば、任意の所望形状からなる抵抗
加熱器において、加熱器の対向側面を通って略側方への
金属蒸発を可能にする所望の抵抗経路が確立されること
が見い出された。以下、この点について、図２および図
３（ａ）（ｂ）を参照して詳細に説明する。

【００１１】本発明の抵抗加熱型蒸発器（蒸発容器）２
０は、図２および図３（ａ）（ｂ）に示すように、好ま
しくは熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）の被覆材２２を有す
る矩形状または円柱状体のような所望の形状を有するグ
ラファイト製の本体２１から形成される（ただし、ＰＢ
Ｎが被覆されたグラファイト構造に限定されるものでは
ない）。アルミニウムを蒸発させるときには、溶融した
アルミニウム（Ａｌ）は電気抵抗器から電気的にも化学
的にも絶縁されており、その抵抗特性はしたがって蒸発
器の寿命を一変させない。したがって、ＰＢＮが被覆さ
れた蒸発器は５００〜３５００フラッシュという、ワイ
ヤフィラメントとはオーダが２異なる耐用寿命を有して
いる。

【００１２】グラファイト製の本体２１の端部２４およ
び２５は、上述した米国特許第４，２６４，８０３号お
よび第５，２３９，６１２号にそれぞれ示されているよ
うに、電源（図示せず）への取付けに利用するため、晒
されたまま残されるか、被覆材２２を機械加工により取
り除いて端部２４および２５が晒されるようにしてい
る。本体２１には、中空状空洞２６が形成または機械加
工され、本体２１の２つの対向側面２７および２８の間
を延びる連続的な開口領域２９を与えている。ＰＢＮの
被覆は空洞２６が形成された後に形成されており、その
結果、ＰＢＮの被覆は開口領域２９に対向する空洞２６
の表面にも施されている。

【００１３】図２の３−３線に沿った本体２１の断面が
図３に示されている。中空状空洞２６は、空洞２６の対
向側面に、開口領域に対向する２つの相補的な表面３０
および３１を形成している。本発明によれば、２つの表
面のいずれか、好ましくは両方は、金属蒸発における蒸
発表面として用いられる。蒸発する金属は蒸発表面３
０，３１に接触するよう配置または供給され、同時に、
金属を開口領域２９内へ蒸発させるとともに、蒸発物を
開口側面２７および２８を通って放出する。容器２０が
垂直または水平に向けられているときには、容器２０か
らの金属蒸発は開口側面２７および２８から側方への２
つの方向へ生じるであろう。

【００１４】相補的な表面３０および３１は平坦状また
は湾曲状表面を含む任意の形状をとることができる。凹
面３２を有する表面が好ましい。凹面形状のくぼみは、
表面に溝を機械加工することにより、表面３０および３
１のいずれかまたは両方に形成することができる。凹面
３２は、図１に示す従来の容器のくぼみ１２と同様に、
各フラッシュ蒸発サイクルが始まる前に金属を配置して
おく貯蔵所として機能する。湾曲半径「ｒ」により規定
される凹面３２の領域は１フラッシュで蒸発される金属
量を調整するであろう。これに対し、図３（ｂ）に示さ
れている容器２０の「ａ」、「ｂ」、「ｃ」および
「ｄ」という寸法は、金属蒸発物の放射領域、および蒸
発容器２０において生成される熱を最適化するための規
定の抵抗経路を決定する。

【００１５】本発明における製品の１つの配置が図４に
示されている。図４において、抵抗加熱型蒸発容器２０
は真空室３０ａ内において回転可能な円柱の対称中心に
あり、レーザディスクのような製品３２ａが真空室３０
ａとともに回転する円柱内に取り付けられている。レー
ザディスク３２ａは、例えば矢印Ａ１で示すような反時
計方向に回転可能なドラム上の回転に対して対称的に配
置される。これにより、金属蒸発物が各製品３２ａの全
体の表面上に対称的に付着する。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、ワイヤフィラメントか
らなる抵抗加熱器を使用することによる不利益を何ら受
けることなく、略側方への金属の瞬間的または半連続的
な蒸発を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】グラファイト製の本体と熱分解窒化ホウ素の外
側被覆材とを有する従来の典型的なフラッシュ蒸発器を
示す等角図である。

【図２】本発明によるフラッシュ蒸発容器を示す等角図
である。

【図３】図３（ａ）は本発明による蒸発容器の図２の３
−３線に沿った断面図であり、図３（ｂ）は容器のより
重要な寸法を示す図３（ａ）と同一の図である。

【図４】本発明において金属蒸発室に配置された製品の
製造を示す断面線図である。

【符号の説明】

１０，２０ 蒸発器 １１，２１ 本体 １２ 空洞（くぼみ） １４ 表面 １５，１６，２４，２５ 端部 １８，２２ 被覆材 ２６ 中空状空洞 ２７，２８ 対向側面 ２９ 開口領域 ３０，３１ 蒸発表面 ３２ 凹面 ３０ａ 真空室 ３２ａ 製品

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向開口側面と、前記対向開口側面の間に
   連続的な開口領域を形成するため前記対向開口側面の各
   々から延びる空洞とを有する本体を備え、前記本体は、
   前記開口領域および前記本体の前記対向開口側面を通っ
   て側方へ金属を蒸発させるため前記開口領域に対向する
   前記空洞により形成される少なくとも１つの金属蒸発表
   面を有していることを特徴とするフラッシュ蒸発器。
2. 【請求項２】前記本体は矩形状または円柱状の形状を有
   していることを特徴とする請求項１記載の抵抗加熱型フ
   ラッシュ蒸発器。
3. 【請求項３】前記本体はグラファイトからなり、 前記本体の実質的な部分上と少なくとも前記開口領域に
   対向する前記金属蒸発表面上とを延びる熱分解窒化ホウ
   素（ＰＢＮ）の被覆材をさらに備えたことを特徴とする
   請求項２記載の抵抗加熱型フラッシュ蒸発器。
4. 【請求項４】前記本体の前記対向側面の各々は、それら
   の間を前記連続的な開口領域が延びる略平面状の表面を
   有していることを特徴とする請求項３記載の抵抗加熱型
   フラッシュ蒸発器。
5. 【請求項５】前記本体の中空状空洞は２つの相補的な表
   面を有し、その各々が前記中空状空洞の前記対向側面を
   通って側方へ金属を蒸発させるための熱分解窒化ホウ素
   （ＰＢＮ）の被覆材を有していることを特徴とする請求
   項４記載の抵抗加熱型フラッシュ蒸発器。
6. 【請求項６】前記相補的な表面の少なくとも１つは金属
   が配置される凹面を有していることを特徴とする請求項
   ５記載の抵抗加熱型フラッシュ蒸発器。