氧化硅玻璃坩埚制造装置

摘要

本发明提供一种氧化硅玻璃坩埚制造装置，该氧化硅玻璃坩埚制造装置具有既可移动且能调整电弧放电产生的加热温度的电极，又能缩小间隔壁的通孔与插入该通孔的电极间之间隙的结构。在旋转模具10上方设置板状的间隔壁15，用于加热熔化的电极13插入在贯穿间隔壁15厚方向的通孔16，且向旋转模具10延伸而设置，在间隔壁15上设置使电极13在虚拟摆动轴P周围摆动的摆动单元40，虚拟摆动轴P通过所述通孔16的内部。

权利要求

1.一种氧化硅玻璃坩埚制造装置，通过产生在多个棒状电极的尖端之间的电弧放电，加热熔化形成在旋转模具内的氧化硅粉层，以制造氧化硅玻璃坩埚，其特征在于：所述旋转模具的上方配置有板状的间隔壁，

所述电极插入贯穿所述间隔壁厚度方向的通孔，且向所述旋转模具延伸设置，在所述间隔壁上设置有使所述电极在虚拟摆动轴周围摆动的摆动单元，在所述间隔壁上设置有使所述电极沿其长度方向往复移动的往复移动单元，所述虚拟摆动轴是通过所述通孔内的轴线，并且所述虚拟摆动轴处于所述通孔内。

2.如权利要求1所述的氧化硅玻璃坩埚制造装置，其特征在于：所述虚拟摆动轴是沿所述间隔壁厚度方向中央延伸的轴线。

3.如权利要求1所述的氧化硅玻璃坩埚制造装置，其特征在于：所述间隔壁可以在上下方向移动。

4.如权利要求1至3任意一项所述的氧化硅玻璃坩埚制造装置，其特征在于：所述通孔的孔形状为以沿所述电极摆动方向的方向为长轴的长孔形状，所述通孔的短轴长度相等或稍大于所述电极的直径，所述长轴的长度比所述电极的直径大3mm～10mm。

说明书

氧化硅玻璃坩埚制造装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种利用旋转模具法制造氧化硅玻璃坩埚的氧化硅玻璃坩埚制造装置。

背景技术

[0002] 如众所周知，旋转模具法作为单晶硅拉晶用的氧化硅玻璃坩埚的制造方法(例如，参照专利文献1、专利文献2)。在该方法中，使用包括旋转模具以及多个电极的氧化硅玻璃坩埚制造装置，该旋转模具用于一边旋转，一边在碗状的内表面堆积氧化硅(silica)粉，该多个电极设置在所述旋转模具上方。

[0003] 亦即，在这种氧化硅玻璃坩埚制造装置中，通过使旋转模具以其旋转轴为中心旋转的同时，在旋转模具的内表面堆积特定层厚的氧化硅粉，以在旋转模具内形成由氧化硅粉构成碗状的氧化硅粉层，利用多个电极的尖端之间产生的电弧放电来加热熔化旋转模具内的氧化硅粉层使其玻璃化，以制造氧化硅玻璃坩埚。

[0004] 然而，为使氧化硅粉层适当熔化，需要适当调整电弧放电产生的加热温度。为调整这个加热温度，可以控制供给电极的电力，不过，为匹配氧化硅粉层的形状而进行的加热熔化仅仅控制供给电力是不够的，有必要调整多个电极尖端的距离等，由此调整电弧放电的输出，使电弧放电稳定化。对此，现有的氧化硅玻璃坩埚制造装置中，通过在旋转模具的上方设置移动各个电极的机构，以调整多个电极尖端的距离。

[0005] 另一方面，加热熔化氧化硅粉层时，在旋转模具内有时会产生烟尘(氧化硅蒸气)等的粉尘。对此，在现有的氧化硅玻璃坩埚制造装置中，通过在旋转模具的上方设置一板状的间隔壁，起到对旋转模具上方把持电极的把持机构等的保护作用。并且，在间隔壁形成多个贯穿间隔壁厚度方向的通孔，使各个电极分别插入穿过这些多个通孔。

[0006] [背景技术文献]

[0007] [专利文献]

[0008] 专利文献1：日本专利特公昭59-34659号公报

[0009] 专利文献2：日本专利特开平11-236233号公报

发明内容

[0010] 发明要解决的课题

[0011] 然而，在现有的氧化硅玻璃坩埚制造装置中，在设置使电极移动的机构及间隔壁时，为避免电极和通孔干涉，需要设定通孔的开口面积大于电极，此时，可能有粉尘从通孔和电极之间的间隙侵入到间隔壁的上方一侧。

[0012] 而且，还存在所述粉尘和未留意的尘埃会从间隔壁的上方一侧通过通孔和电极之间的间隙掉落到旋转模具，及在熔化作业中，热侵入到间隔壁的上方等问题。

[0013] 而且，在制造氧化硅玻璃坩埚的过程中，为使其适当地熔化成理想的熔化状态，需要适当调整电弧放电产生的加热温度。为调整这一加热温度，需考量控制供给到电极的电力，但是，对于坩埚内表面状态的控制要求更精细，为实现这个需要更精细的熔化状态控制，仅仅控制供给电力是不够的，有必要通过使多个电极尖端接近或分离来更加准确地调整电极尖端间的距离。在所述接近或分离时为避免电极和间隔壁之间的干涉，需要设置成较大的开口。这样一来，会产生未留意的尘埃从开口落入到熔融室，及在熔化作业中，2000～3000℃左右的高温气体或热辐射侵入到间隔壁上方等问题。

[0014] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种氧化硅玻璃坩埚制造装置，该氧化硅玻璃坩埚制造装置具有既能移动电极而轻易调整电弧放电产生的加热温度，又能缩小间隔壁的通孔和插入穿过该通孔的电极之间间隙的结构。

[0015] 解决课题的手段

[0016] 为解决上述课题，本发明提供以下手段。

[0017] 即，本发明的氧化硅玻璃坩埚制造装置，是通过多个棒状电极的尖端之间产生的电弧放电来加热熔化形成在旋转模具内的氧化硅粉层而制造氧化硅玻璃坩埚的氧化硅玻璃坩埚制造装置。所述旋转模具的上方设置有板状的间隔壁，所述电极插入贯穿所述间隔壁厚度方向的通孔，且向所述旋转模具延伸设置，在所述间隔壁上设置有使所述电极在虚拟摆动轴周围摆动的摆动单元，所述虚拟摆动轴是穿过所述通孔的轴线。

[0018] 根据这种结构，以调整电弧放电产生的热量为目的而调整所述多个电极的尖端间距离，优选通过摆动单元使所述各个电极摆动。这时，所述电极的作为摆动中心的虚拟摆动轴附近的部分只是在微动。所以，由于虚拟摆动轴处于用于插电极的通孔内，因此，可以缩小该通孔的尺寸。

[0019] 并且，在本发明的氧化硅玻璃坩埚制造装置中，所述虚拟摆动轴优选为沿所述间隔壁厚度方向中央延伸的轴线。为此，可以使通孔的尺寸达到最小化。

[0020] 并且，在本发明的氧化硅玻璃坩埚制造装置中，优选在所述间隔壁上设置有使所述电极沿其长度方向往复移动的往复移动单元。由于通过所述摆动单元可以使电极摆动，同时通过往复移动单元可以使电极往复移动，所以，可以更灵活地调整多个电极尖端之间的距离。并且，即使电弧放电电极尖端消耗，也可以通过往复移动单元来使电极向旋转模具移动，由此容易进行维护。并且，在本发明中，所述摆动中心也可以设定在所述间隔壁的厚度方向，以使其位于所述间隔壁内。而且，也可以在这个摆动中心上设置位于上述间隔壁内的摆动轴。这时，可以更准确的进行电极的摆动操作。

[0021] 并且，在本发明的氧化硅玻璃坩埚制造装置中，优选为所述间隔壁在上下方向移动。

[0022] 这样一来，通过使其可移动而支撑，由此，在维持多个电极尖端之间距离的状态下，可以使这些电极接近或远离作为加热对象的氧化硅粉层。因此，可以更容易地调整电弧放电产生的热量。而且，通过使因电弧放电消耗的电极移动更准确的进行电极尖端位置控制，因此，可以更精确的控制电弧放电产生的加热状态。

[0023] 并且，在本发明的氧化硅玻璃坩埚制造装置中，所述通孔的孔形状为以沿所述电极的摆动方向的方向为长轴的长孔形状，所述通孔短轴的长度相等或稍大(1mm左右)于所述电极的直径，所述长轴的长度比所述电极的直径大3mm～10mm左右。

[0024] 由此，可以降低在间隔壁内外移动的气体、烟尘、热、尘埃等污染物的绝对量，可以防止在制造氧化硅玻璃坩埚过程中的污染，且可以降低制造装置在制造时的高温环境下受到的损伤，降低维护的次数，降低制造成本。为此，可以简单地调整必要的熔化温度，同时，可以缩小为调节各电极的间隔和高度方向的位置而使电极摆动或在上下方向上移动时，所必要的设置在间隔壁上的电极的通孔之大小，而且，可以防止熔化中的热从所述通孔穿过所述间隔壁扩散到上部空间。而且，在熔化准备工作中和熔化工作中，例如可以减少附着或滞留在间隔壁上侧的机械室以及间隔壁(顶棚)的尘埃通过所述电极的通孔落入到熔融室的旋转模具内。

[0025] 发明效果

[0026] 本发明的氧化硅玻璃坩埚制造装置，通过使电极摆动可以调整多个电极尖端之间的距离，可以轻易调整电弧放电产生的加热温度。并且，插入电极的通孔的尺寸可以做得很小，因此，可以防止熔化中的热从所述通孔穿过所述间隔壁扩散。而且，在熔化准备工作中和熔化工作中，例如可以减少附着或滞留在间隔壁上方的尘埃通过所述通孔落入到熔融室的熔融物。

附图说明

[0027] 图1是本发明实施形态相关的氧化硅玻璃坩埚制造装置的正面剖面图。

[0028] 图2是氧化硅玻璃坩埚制造装置中电极配置状态的俯视图。

[0029] 图3是氧化硅玻璃坩埚制造装置中电极配置状态的正面剖面图。

[0030] 图4是本发明实施形态相关的电极移动机构的正面剖面图。

[0031] 图5是表示电极和通孔关系的水平剖面图。

[0032] 图6是表示电极摆动状态的间隔壁的正面剖面图。

[0033] 图7是变形例相关的电极移动机构的正面剖面图。

[0034] 图8是变形例相关的电极移动机构的正面剖面图。

[0035] 图9是变形例相关的电极移动机构的正面剖面图。

[0036] 符号的说明

[0037] 1 氧化硅玻璃坩埚制造装置

[0038] 10 旋转模具

[0039] 11 氧化硅粉层

[0040] 13 碳电极

[0041] 13L 轴线

[0042] 15 间隔壁

[0043] 16 通孔

[0044] 20 电极移动机构

[0045] 30 往复移动单元

[0046] 40，40A 摆动单元

[0047] 50 电极移动机构

[0048] 60 往复移动单元

[0049] 70 摆动单元

[0050] P 虚拟摆动轴

[0051] T1 往复移动方向

[0052] T2 摆动方向

[0053] T3 上下移动方向

具体实施方式

[0054] 下面将结合附图详细说明本发明氧化硅玻璃坩埚制造装置的一实施形态。

[0055] 图1是本实施形态相关的氧化硅玻璃坩埚制造装置的局部示意图，在图中，符号1是氧化硅玻璃坩埚制造装置。

[0056] 本实施形态的氧化硅玻璃坩埚制造装置1是以作为制造口径为24英寸以上，32～44～50英寸左右的氧化硅玻璃坩埚时的热源为例来进行说明的，不过，只要是电弧熔化非导体的装置，则不限于被熔融物的种类、坩埚口径、装置输出能力以及作为热源的用途，不限于该结构。

[0057] 本实施形态的氧化硅玻璃坩埚制造装置1，通过平行于水平面延伸的板状的间隔壁15，被划分成作为该间隔壁15下方空间的熔融室A和作为上方空间的操作室B。并且，在所述间隔壁15内，在进行电弧熔化处理中为进行冷却，还可以流通水等冷却剂。而且，熔融室A和操作室B是周围用侧壁等隔开的闭塞空间。

[0058] 熔融室A是被熔融物进行熔化的空间，如图1所示，该熔融室A内设置有旋转模具10，该旋转模具10通过旋转单元(图未示)可以旋转、且具有限制氧化硅玻璃坩埚外形的碗状内表面。在这个旋转模具10中，通过使该旋转模具10旋转的同时，在其内表面堆积特定厚度的原料粉(氧化硅粉)，以形成氧化硅粉层11。在旋转模具10内部设置有多个向其内表面开口，且连接到减压单元(图未示)的通气口12，以减小氧化硅粉层11内部的压力。

[0059] 并且，相对熔融室A可自由进出的配置旋转模具10。为此，例如，可以在熔融室A外形成氧化硅粉层11之后，再将旋转模具10配置在熔融室A内并进行氧化硅粉层11的加热熔化。

[0060] 另一方面，在作为熔融室A顶棚部分的间隔壁15上，形成有三个贯穿间隔壁15厚度方向(上下方向)的通孔16，该通孔16将熔融室A和操作室B连通。并且，这些通孔16内分别插入穿过从操作室B到熔融室A，用于电弧加热的碳电极13。为此，在熔融室A内的旋转模具10上方，碳电极13朝向该旋转模具10延伸配置。而且，碳电极13连接到电力供给单元(图未示)，由此可以对氧化硅粉层11进行加热。

[0061] 碳电极13例如是具有相同形状的碳电极棒，其可以进行交流3相(R相，S相，T相)电弧放电，该碳电极13分别由电极移动机构20(图1中省略图示)把持，该电极移动机构20设置在位于间隔壁15上方空间的操作室B。各电极13通过电缆连接到交流电源(图未示)。

[0062] 并且，如图2、图3所示，在俯视状态下，碳电极13位于以电极位置中心线LL为中心的同一圆周上。而且，碳电极13设置成在下方具有顶点的倒三角锥状，且各自的轴线13L成角度θ1。另外，在如图所示的例子中，电极位置中心线LL与旋转模具10的旋转中心线L保持一致，不过，通过电极移动机构20移动碳电极13，因此也可以相对偏离于旋转中心线L。

[0063] 在本发明中，作为原料使用氧化硅粉，该氧化硅粉可以是合成氧化硅粉也可以是天然氧化硅粉。天然氧化硅粉可以为石英的粉末，也可以为作为氧化硅玻璃坩埚原材料周知的材料粉末，例如水晶、硅砂等。并且，氧化硅粉可以为结晶状态、非结晶状态、玻璃状态。

[0064] 在这个结构中，氧化硅玻璃坩埚制造装置1为在300kVA～12,000kVA的输出范围内，通过多个碳电极13尖端间产生的电弧放电加热熔化非导电性对象物(氧化硅粉)的高输出装置。

[0065] 并且，碳电极13的数量不限于图示的例子，可以任意设定。而且，对应碳电极13的数量可以进行交流2相，交流3相，交流4相的电弧放电。此时，通孔16的数量亦对应碳电极13的数量相应地增加。

[0066] 如图4所示，电极移动机构20设置在位于间隔壁15上方空间的操作室B内，具有往复移动单元30和摆动单元40，其中，该往复移动单元30用于使碳电极13在其轴线13L方向往复移动，该摆动单元40用于使碳电极13以特定的虚拟摆动轴P为中心摆动。

[0067] 往复移动单元30由第一气缸31和往复移动控制部32构成。第一气缸31是利用油压或气压等工作的气缸，第一导杆31b在第一气缸本体31a内能够沿第一气缸31的轴向伸缩。碳电极13的尾端连接到第一导杆31b的尖端，并且，该碳电极13的轴线13L与第一气缸31的轴向保持一致。并且，通过往复移动控制部32控制这个第一气缸31的第一导杆31b的位移量。

[0068] 因而，通过第一导杆31b根据往复移动控制部32的指令发生位移，使碳电极13可以沿其轴线13L方向即往复移动方向T1往复移动。

[0069] 摆动单元40由基台41、第二气缸42、第三气缸43以及摆动控制部44构成。

[0070] 第二气缸42具有与所述第一气缸31相同的结构，亦即，第二导杆42b在第二气缸本体42a内能沿第二气缸42的轴向伸缩。第三气缸43具有与所述第一气缸31相同的结构，亦即，第三导杆43b在第三气缸本体43a内能沿第三气缸43的轴向伸缩。

[0071] 所述第二气缸42及第三气缸43由设置在间隔壁15的基台41支撑。具体的，所述第二气缸本体42a以及第三气缸本体43a固定于基台41，使第二气缸42配置在第三气缸43的下方，并且使第二导杆42b和第三导杆43b面向斜上方倾斜并可伸缩的方向。

[0072] 并且，第二导杆42b的尖端旋转连接到第一气缸本体31a的尖端侧(连接有碳电极13的一侧)，并且，第三导杆43b的尖端连接到第一气缸本体31a的基端侧(连接有碳电极13一侧的相反侧)。

[0073] 并且，这些第二气缸42的第二导杆42b以及第三气缸43的第三导杆43b的位移量由摆动控制部44控制。在这个摆动控制部44中，通过第二导杆42b和第三导杆43b设计有位移差，使第二导杆42b和第三导杆43b伸缩，就可以使第一气缸本体31a以虚拟摆动轴P为中心摆动。

[0074] 亦即，第二导杆42b与第一气缸本体31a的连接处和第三导杆43b与第一气缸本体31a的连接处设置在以虚拟摆动轴P为中心的圆的同一直径方向，控制第二导杆42b和第三导杆43b的位移量，使该两个连接处的轨迹为以虚拟摆动轴P为中心的半径不同的圆弧。因此，碳电极13以虚拟摆动轴P为中心摆动。

[0075] 这样一来，连接到第一气缸31的碳电极13可以以虚拟摆动轴P为中心在摆动方向T2上摆动。而且，这个摆动方向T2是沿着包含电极位置中心线LL与各个通孔16中心的垂直平面的方向，即，在电极位置中心线LL与电弧放电前的初始位置的碳电极13的轴线13L构成的平面内，以作为该平面法线的虚拟摆动轴P为中心的圆弧方向，在俯视状态来看，从电极位置中心线LL以放射状扩散的直径方向。为此，虚拟摆动轴P成为电极位置中心线LL与碳电极13轴线13L的矢量积所表示的方向。

[0076] 在此，所述虚拟摆动轴P是通过间隔壁15之通孔16的虚拟轴。具体的，这个虚拟摆动轴P是通过碳电极13中心位置，且垂直于碳电极13轴线13L的水平轴，被设定为与位于间隔壁15厚度范围内延伸的直线一致。在本实施形态中，被设定为沿间隔壁15的厚度方向中央延伸。

[0077] 因而，所述摆动单元40是能使碳电极13在摆动方向T2上摆动的结构，该摆动以通过所述通孔16的虚拟摆动轴P为中心。

[0078] 而且，为实现在上述摆动方向T2上的摆动，如图5所示，在水平剖面视图中，分别插入三个碳电极13的通孔16形状为长孔形状，该长孔形状的长度方向为沿着各自摆动方向T2的方向，即通过电极位置中心线LL和各个通孔16的方向。并且，在本实施形态中，各个碳电极13垂直其轴线13L的剖面形状为圆形，该圆形的直径d为40～100mm左右。对此，通孔16短轴的长度Da相等或稍大于碳电极13的直径d(1mm左右，0.5～1.5mm)，长轴的长度Db比碳电极13的直径d大3mm～10mm左右。

[0079] 如前所述，在电极移动机构20中，通过往复移动单元30，碳电极13可以在其轴线13L方向即往复移动方向T1上往复移动，通过摆动单元40可以在以虚拟摆动轴P为中心的摆动方向T2上摆动。这时，往复移动单元30及摆动单元40由于各自动作，因此互不干涉。
即，如图6(a)、(b)所示，即使通过往复移动单元30使碳电极13沿往复移动方向T1的某个位置发生位移，也可以通过摆动单元40使碳电极13以虚拟摆动轴P为中心摆动。

[0080] 因此，碳电极13尖端间距离D(下称电极间距离D)，可以通过碳电极13的往复移动以及摆动来调整。碳电极13的往复移动是通过往复移动单元30，使各个碳电极13在往复移动方向T1上往复移动，碳电极13的摆动是通过摆动单元40，使各个碳电极13在摆动方向T2上摆动。并且，多个碳电极13的轴线13L所成的角度θ1(下称张开角度θ1)，可以通过各个碳电极13利用摆动单元在摆动方向T2上的摆动来调整。

[0081] 并且，在本实施形态中，设置有所述电极移动机构20的间隔壁15自身可以在上下移动方向T3上移动。而且，这个间隔壁15在上下移动方向T3上的移动，例如可以通过齿轮齿条等传动机构较容易实现。因此，碳电极13相对旋转模具10的高度位置可以通过使间隔壁15在上下移动方向T3上的移动来调整。

[0082] 下面，在具有上述结构的氧化硅玻璃坩埚制造装置1中，有关利用加热熔化氧化硅粉层11来制造氧化硅玻璃坩埚的方法进行说明。

[0083] 当加热熔化形成在旋转模具10内表面的碗状的氧化硅粉层11时，在电弧开始放电前，作为中心电弧，以与旋转模具10的旋转中心线L一致的电极位置中心线LL为对称轴设置碳电极13。具体的，如图2、图3所示，预先设置碳电极13，使得各个碳电极13形成下方具有顶点的倒三角锥形状，而且，使各自的轴线13L形成一张开角度θ1，而且，使产生电弧放电的多个碳电极13的尖端相互接触。

[0084] 接着，通过电力供给单元(图未示)开始对碳电极13供给电力(电力供给开始工序)。这时，由于多个碳电极13的尖端相互接触，所以，不会产生电弧放电。

[0085] 之后，一边通过电极移动机构20维持碳电极13的下方具有顶点的倒三角锥形状，一边扩大电极间距离D(碳电极距离扩大工序)。同时，在碳电极13间开始放电。这时，通2 2
过电力供给单元控制供给电力，使各碳电极13的电力密度为40kVA/cm ～1,700kVA/cm。

[0086] 并且，通过电极移动机构20调节电极间距离D(碳电极距离调整工序)，使其满足作为熔化氧化硅粉层11的热源的加热温度。这时，通过电力供给单元维持供给电力控制，2 2
使各碳电极13的电力密度为40kVA/cm ～1,700kVA/cm。为此，可以稳定电弧放电的状态，持续产生稳定的电弧火焰。

[0087] 并且，通过使间隔壁15在上下移动方向T3上移动来调节碳电极13相对于旋转模具10的高度位置(碳电极高度设定工序)，使其满足作为熔化氧化硅粉层11的热源的加热温度。这时，通过电力供给单元维持供给电力控制，使各碳电极13的电力密度为40kVA/2 2
cm ～1，700kVA/cm。

[0088] 最后，由于氧化硅粉层11熔化成为特定的状态后，停止电力供给单元的电力供给(电力供给结束工序)，所以，制造氧化硅玻璃坩埚结束。而且，在上述各工序中，也可以通过连接到通气口12的减压单元来控制氧化硅粉层11附近的压力。

[0089] 如上所述，在本实施形态的氧化硅玻璃坩埚制造装置1中，调整电弧放电的状态时，通过利用电极移动机构20使各碳电极13移动来调整碳电极13间的电极间距离D。在这里，特别是通过电极移动机构20的摆动单元40使碳电极13摆动来调节电极间距离D时，如图6(a)、(b)所示，碳电极13的尖端的位置发生变化，不过，碳电极13的虚拟摆动轴P附近的部分即碳电极13在通孔16内的部分只是微动。所以，即使是使碳电极13发生较大摆动时，碳电极13在通孔16内也只是微动，因此即便更扩大碳电极13的摆动范围，仍可能缩小通孔16的大小。

[0090] 并且，特别在本实施形态中，由于所述虚拟摆动轴P沿间隔壁15厚方向的中央延伸，所以，可以大大缩小通孔16的大小。

[0091] 因此，如上所述，由于可以保持通孔16长轴的长度Db比碳电极13的直径d大3mm～10mm左右的尺寸，可以大大减小碳电极13和通孔16之间的间隙，所以，可以防止熔化中的热从所述通孔16穿过所述间隔壁扩散到所述操作室B。而且，在熔化准备工作中和熔化工作中，例如可以减少附着或滞留在操作室B内的尘埃通过通孔16落入到熔融室的熔融物。

[0092] 并且，通过碳电极13的摆动，也可以在较大的角度范围内调整产生电弧放电的碳电极13的张开角度θ1。这样一来，能扩大相对于通孔16的碳电极13的移动范围，这一点在制造例如30英寸以上大口径的氧化硅玻璃坩埚时特别有效。

[0093] 亦即，在制造大口径的氧化硅玻璃坩埚时，为熔化氧化硅粉需要增加必要的电弧放电输出。为此，由于电弧放电产生的热容易消耗各碳电极13的尖端，这样一来，碳电极13的电极间距离D容易变大。在这里，在本实施形态的氧化硅玻璃坩埚制造装置1中，如前所述，由于能够在较宽的范围内调整电极间距离D，所以，实际可以延长碳电极13的寿命。

[0094] 并且，为增加电弧放电的输出，有必要扩大碳电极13的张开角度θ1，以避免在碳电极13的尖端之外产生电弧放电。在这里，如果本实施形态的氧化硅玻璃坩埚制造装置1，如前所述，通过以虚拟摆动轴P为中心使其摆动，可以在较宽的角度范围内调整张开角度θ1，所以，在同样的氧化硅玻璃坩埚制造装置1中，可以制造从小口径到大口径较大范围的氧化硅玻璃坩埚。

[0095] 而且，由于通过所述摆动单元40可以使碳电极13摆动，同时通过往复移动单元30可以使碳电极13在其轴线13L方向移动，所以，可以更灵活地调节电极间距离D，例如，在维持碳电极13间的张开角度θ1的同时可以任意调整电极间距离D。

[0096] 并且，即使由于电弧放电而使碳电极13尖端消耗，导致该碳电极13的长度不足时，可以通过往复移动单元30使碳电极13向旋转模具10前进移动，所以容易进行维护。

[0097] 并且，由于间隔壁15在上下方向能够移动，所以，在维持电极间距离D的同时，可以使这些碳电极13接近或远离作为加热对象的氧化硅粉层11。因此，能更轻易调整电弧放电产生的热量。

[0098] 前面关于本发明的氧化硅玻璃坩埚制造装置的实施形态进行说明，不过，本发明不局限于上述实施形态，本发明的氧化硅玻璃坩埚制造装置的各部分具体结构可以做各种设计变更。

[0099] 例如，作为实施形态的电极移动机构20的变形例，也可以是由图7所示的往复移动单元60和摆动单元70组成的电极移动机构50。

[0100] 这个变形例的电极移动机构50与前述实施形态相同，是利用往复移动单元60使碳电极13在往复移动方向T1上往复移动，同时，利用摆动单元70使碳电极13在摆动方向T2上摆动的机构，不过，其结构与前述实施形态不同。

[0101] 如图7所示，变形例的往复移动单元60具有往复移动气缸61以及导引部件62。该往复移动气缸61的一端旋转固定于操作室B的顶棚17，另一端旋转连接到碳电极13的尾端。所述导引部件62呈可以插入碳电极13的筒状，一端可以以虚拟摆动轴P为中心旋转。

[0102] 往复移动气缸61是导杆61b在筒状的气缸本体61a中能够伸缩的结构，气缸本体61a的基端(一端)通过旋转连接部63连接到操作室B的顶棚17。因此，往复移动气缸61可以以旋转连接部63为中心旋转。

[0103] 并且，导杆61b的尖端与碳电极13的尾端通过旋转连接部64连接。因此，导杆61b的尖端和碳电极13的尾端旋转连接在一起。

[0104] 导向部件62是其内部具有能插入碳电极13的插孔62a的筒状部件。其一端的两个侧面被与虚拟摆动轴P同轴的一对轴部件(图未示)可旋转地支撑。亦即，这个轴部件不通过导向部件62插孔62a的内部，只支撑该导向部件62的两侧面，所以，不会妨碍插入插孔62a内的碳电极13的动作。

[0105] 并且，所述一对轴部件分别安装在各个通孔16的内壁，该导向部件62的一端优选做成尖的形状，以避免被所述轴部件支撑的导向部件62的一端在旋转时与通孔16发生干涉。

[0106] 如图7所示，变形例的摆动单元70由摆动气缸71构成。该摆动气缸71的一端旋转连接到间隔壁15，另一端旋转连接到所述往复移动单元60的导向部件62。

[0107] 摆动气缸71是导杆71b在筒状的气缸本体71a中能伸缩的结构，气缸本体71a的基端(一端)通过旋转连接部72连接到间隔壁15，导杆71b的尖端通过旋转连接部73连接到导向部件62。所以，摆动气缸71倾斜地设置在间隔壁15和导向部件62之间，相对于间隔壁15及导向部件62均能旋转。

[0108] 在所述的电极移动机构50中，由于利用摆动单元70使碳电极13摆动后，可以通过往复移动单元60使碳电极13往复移动，以调整多个碳电极13的张开角度θ1和电极间距离D。

[0109] 即，首先，通过使摆动单元70的摆动气缸71中的导杆71b伸缩，以使连接到该导杆71b的导向部件62以虚拟摆动轴P为中心摆动。所以，插入该导向部件62的碳电极13同样能以虚拟摆动轴P为中心在摆动方向T2上摆动，以决定碳电极13的张开角度θ1。

[0110] 其次，使往复移动气缸61的导杆61b伸缩，那么，连接到该导杆61b的碳电极13由导向部件62的插孔62a引导沿着该插孔62a伸缩。所以，碳电极13在为其轴线13L方向的往复移动方向T1上往复移动。

[0111] 如上所述，即使在变形例的电极移动机构50中，碳电极13可以在往复移动方向T1上往复移动的同时，也可以在以虚拟摆动轴P为中心的摆动方向T2上摆动。因此，与前述实施形态一样，在缩小所述通孔16大小的同时，仍可以在较宽范围内调整电极间距离D以及张开角度θ1。

[0112] 而且，不限于前述实施形态的电极移动机构20以及变形例的电极移动机构50，只要是能使碳电极13以虚拟摆动轴P为中心摆动的同时，又能使碳电极13在其轴线13L方向往复移动的其他结构的电极移动机构均可。

[0113] 例如，作为电极移动机构20的进一步变形例，可以是图8所示的摆动单元40A。在这里，对应的结构用同一符号表示，所以省略对其的说明。摆动单元40A包括基台41、摆动限位导引部45以及驱动辊46a，46b，46c。

[0114] 限位导引部45是其基端被连接固定到所述第一气缸31，其尖端是远离轴线L的板状部件，该尖端相对第一气缸31的轴线L朝向直径方向外侧且在T2方向延伸。所述限位导引部45具有限位外表面45a和限位内表面45b，该限位外表面45a和限位内表面45b是从其基端一侧到尖端一侧，以虚拟摆动轴P为中心的同心圆柱的侧面形状。这个限位导引部45由于限位外表面45a和限位内表面45b分别被驱动辊46a，46b，46c夹持而被支撑，且该限位导引部45可以沿着限位外表面45a和限位内表面45b的方向移动。

[0115] 在所述基台41上设置有驱动辊46a、46b、46c，使各个驱动辊分别具有与虚拟摆动轴P平行的旋转轴线且可以旋转，并且，使各个驱动辊相对于方向T2限定的平面具有相等的距离。在限位导引部45的限位内表面45b一侧(上侧)设置驱动辊46a，在限位导引部45的限位外表面45a一侧(下侧)设置驱动辊46b，46c的同时，从限位导引部45的基端一侧向尖端一侧按照驱动辊46c，驱动辊46a，驱动辊46b的顺序设置驱动辊46a、46b、46c。
而且，将驱动辊46b，46c设置成与虚拟摆动轴P的距离相等。

[0116] 驱动辊46a、46b、46c通过摆动控制部44(图未示)来控制其旋转状态。

[0117] 在这个结构中，由于限位外表面45a和限位内表面45b的形状是以虚拟摆动轴P为中心的圆弧形状，所以，通过摆动控制部44的控制，驱动辊46a、46b、46c一旋转，限位导引部45即按照限位外表面45a和限位内表面45b的形状旋转。具体的，被驱动辊46a及驱动辊46b、46c夹持的限位导引部45在以虚拟摆动轴P为中心的圆周方向上移动。在移动的过程中，限位外表面45a和与虚拟摆动轴P等距的驱动辊46b、46c接触，同时，限位内表面45b和驱动辊46a接触。也就是说，限位导引部45在保持与虚拟摆动轴P等距，且与驱动辊46a、46b、46c接触的状态下，在虚拟摆动轴P的周围旋转。

[0118] 这样一来，通过限位导引部45按照限位外表面45a和限位内表面45b的形状限制第一气缸31的移动(摆动)，可以使碳电极13以虚拟摆动轴P为摆动中心轴线在摆动方向T2上摆动。

[0119] 并且，在驱动辊46a、46b、46c以及限位导引部45的限位外表面45a和限位内表面45b形成有相互咬合的凹凸，该凹凸为例如像齿轮，齿条齿轮等的可以精确限位的部件。

[0120] 而且，如图9所示，在第一气缸31轴线L方向，在与虚拟摆动轴P的距离不同于限位导引部45与虚拟摆动轴P的距离的位置设置限位导引部45A，通过多个限位导引部进行电极摇动位置的限定，可以更精确地设定移动位置控制。

[0121] 这时，驱动辊46d位于限位导引部45A的限位内表面45c一侧(上侧)，驱动辊46f、46e位于限位导引部45A的限位外表面45d一侧(下侧)。同时，驱动辊46a、46b位于限位导引部45的限位内表面45b一侧(上侧)，驱动辊46c位于限位导引部45限位外表面
45a一侧(下侧)。

[0122] 于此，限位内表面45b外侧的驱动辊46a和限位外表面45d外侧的驱动辊46f设置在以虚拟摆动轴P为中心的同一直径方向且具有相同弧度的位置。限位内表面45b外侧的驱动辊46b和限位外表面45d外侧的驱动辊46e设置在以虚拟摆动轴P为中心的同一直径方向且具有相同弧度的位置。而且，只要把分别位于限位导引部45，45A内侧的驱动辊46d和/或驱动辊46c作为被电机等驱动源驱动的驱动辊即可。这样一来，使夹持限位导引部45，45A的位置的驱动辊位于各自的所用方向，同时，通过位于以虚拟摆动轴P为中心的直径方向且位于限位导引部45，45A内侧的驱动辊46d以及/或驱动辊46c的驱动，可以降低碳电极31摆动时产生的移动偏离，可以以理想的状态控制需要精确控制的电极尖端距离。

[0123] 如上所述，在进行氧化硅玻璃坩埚的制造过程中，可以提高电弧放电的稳定性，精确控制在坩埚制造中的加热量，且可以防止在单晶拉晶中对产品质量有较大影响的坩埚内表面状态脱离理想的状态。