昇華精製装置
【課題】不純物の混入を可及的に防止でき、高純度の精製物を筒状体を切断する必要なく容易に且つコスト安に収率良く得ることが可能な極めて実用性に秀れた昇華精製装置の提供。
【解決手段】加熱部１が周囲に配設された外筒体２内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体２内に複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体３内を前記有機材料が流通する材料流通部４に設定し、この材料流通部４に、この材料流通部４を開口部６を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板５を前記軸方向に複数設けて、前記内筒体３と前記整流板５とで前記有機材料の流通路を形成する。
【解決手段】加熱部１が周囲に配設された外筒体２内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体２内に複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体３内を前記有機材料が流通する材料流通部４に設定し、この材料流通部４に、この材料流通部４を開口部６を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板５を前記軸方向に複数設けて、前記内筒体３と前記整流板５とで前記有機材料の流通路を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇華精製装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
常温で固体状態の材料を加熱気化せしめて予め所定の昇華温度に設定した材料回収部にて昇華精製することにより高純度の精製物を得る昇華精製装置としては、例えば特許文献１に開示されるものがある。
【０００３】
この特許文献１に開示される昇華精製装置は、気化した材料が流通する筒状体の内部に多段昇華プレートを設けたもので、この多段昇華プレートにより材料が昇華を繰り返すことで、高純度の精製物が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７３５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される昇華精製装置は、筒状体と多段昇華プレートとの間に間隙があり、この間隙は上下（筒状体の長手方向）に一直線に繋がっているため、不純物が上下に自由に移動でき、従って、この不純物により精製物が汚染されるおそれがある。
【０００６】
また、精製した材料は筒状体の内周面と各プレートに付着するため、収率を上げるためには精製物を回収する際、プレートを取り出すだけでなく、筒状体の内周面からも回収する必要があるが、この場合、筒状体を切断する必要があり、筒状体を切断する際に筒状体の一部が精製物に混入するおそれがある。また、一回の精製作業毎に新たな筒状体に交換する必要がありコスト高となる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決したものであり、不純物の混入を可及的に防止でき、高純度の精製物を筒状体を切断する必要なく容易に且つコスト安に収率良く得ることが可能な極めて実用性に秀れた昇華精製装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
加熱部１が周囲に配設された外筒体２内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体２内に複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体３内を前記有機材料が流通する材料流通部４に設定し、この材料流通部４に、この材料流通部４を開口部６を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板５を前記軸方向に複数設けて、前記内筒体３と前記整流板５とで前記有機材料の流通路を形成したことを特徴とする昇華精製装置に係るものである。
【００１０】
また、加熱部１が周囲に配設された外筒体２内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体２内に複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体３内を前記有機材料が流通する材料流通部４に設定し、この材料流通部４に、この材料流通部４を開口部６を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板５を前記軸方向に複数設け、この各整流板５の前記開口部６は、一直線に連通せずに前記材料流通部４の一端開口側から他端開口側が見通せない形状及び配置で夫々設けて、前記内筒体３と前記整流板５とで前記有機材料の流通路を蛇行形成したことを特徴とする昇華精製装置に係るものである。
【００１１】
また、加熱部１が周囲に配設された外筒体２内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体２内に複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体３内を前記有機材料が流通する材料流通部４に設定し、この材料流通部４に、この材料流通部４を開口部６を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板５を前記軸方向に複数設け、隣り合う前記整流板５の前記開口部６同士が互いに前記軸方向で重ならないようにその形状及び配置を設定して、前記内筒体３と前記整流板５とで前記有機材料の流通路を蛇行形成したことを特徴とする昇華精製装置に係るものである。
【００１２】
また、前記材料流通部４にのみ前記有機材料が流通するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１３】
また、前記内筒体３を前記整流板５を挟んで連設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１４】
また、前記内筒体３に前記整流板５を一体に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１５】
また、前記整流板５は、前記有機材料の流通上流側ほど密に配置し、流通下流側ほど疎に配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１６】
また、前記整流板５は、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含むものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１７】
また、前記整流板５にして前記有機材料が接触する面が、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含む材料で形成されていることを特徴とする請求項８記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１８】
また、前記内筒体３は、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含むものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１９】
また、前記内筒体３にして前記有機材料が接触する面が、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含む材料で形成されていることを特徴とする請求項１０記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２０】
また、前記加熱部１は、抵抗加熱装置、ランプヒーター若しくは誘導加熱装置の少なくともいずれか１種を含んで成ることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２１】
また、前記外筒体２内に一端側から他端側に向かって温度勾配を形成するように前記加熱部１を構成したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２２】
また、前記外筒体２内に設けられる前記有機材料の容器８に、この有機材料を加熱気化せしめる加熱機構を設けたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２３】
また、前記外筒体２と前記加熱部１との間に熱伝導性の外套管９を設けたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２４】
また、前記外筒体２は外気を侵入させない真空容器であり、一端側に不活性ガスを導入する不活性ガス導入口を設け、他端側に不活性ガスを排出する不活性ガス排出口を設けたものであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２５】
また、前記外筒体２に、この外筒体２内を中真空状態若しくは高真空状態とする真空排気機構を設けたことを特徴とする請求項１６記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２６】
また、前記外筒体２の設置角度を任意に可変できるように構成したことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は上述のように構成したから、不純物の混入を可及的に防止でき、高純度の精製物を筒状体を切断する必要なく容易に且つコスト安に収率良く得ることが可能な極めて実用性に秀れた昇華精製装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施例の構成概略説明図である。
【図２】本実施例の構成概略説明図である。
【図３】内筒体と整流板との連設構造の一例を示す概略説明図である。
【図４】内筒体と整流板との連設構造の一例を示す概略説明図である。
【図５】内筒体と整流板との連設構造の一例を示す概略説明図である。
【図６】内筒体と整流板とのずれ幅抑制構造の一例を示す概略説明図である。
【図７】内筒体と整流板とのずれ幅抑制構造の一例を示す概略説明図である。
【図８】内筒体内に整流板を配設する構成の一例を示す概略説明図である。
【図９】内筒体内に整流板を配設する構成の一例を示す概略説明図である。
【図１０】整流板の開口部の構成の一例を示す概略説明図である。
【図１１】整流板の開口部の構成の一例を示す概略説明図である。
【図１２】整流板の開口部の構成の一例を示す概略説明図である。
【図１３】本実施例の内筒体及び整流板の構成概略説明図である。
【図１４】本実施例の内筒体及び整流板の分解説明斜視図である。
【図１５】外筒体及び内筒体の一設置例を示す構成概略説明図である。
【図１６】外筒体及び内筒体の一設置例を示す構成概略説明図である。
【図１７】容器の一例を示す構成概略説明斜視図である。
【図１８】押付機構の一例を示す構成概略説明図である。
【図１９】押付機構の一例を示す構成概略説明図である。
【図２０】押付機構の一例を示す構成概略説明図である。
【図２１】押付機構の一例を示す構成概略説明図である。
【図２２】実験装置を説明する説明図である。
【図２３】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【図２４】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【図２５】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【図２６】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【図２７】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【図２８】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００３０】
外筒体２内を加熱部１により加熱し、材料流通部４の一部を目的の化合物を得るための所定の捕集温度に設定して材料回収部とし、他の部位を不純物が捕集される温度に設定した状態で、材料流通部４に加熱気化した有機材料を流通させることで、材料回収部において目的の化合物を昇華精製する。
【００３１】
即ち、例えば加熱部１により外筒体２に流通上流側を高温とする温度勾配を形成し、材料回収部の流通上流側に高温昇華点不純物捕集部を、流通下流側に低温昇華点不純物捕集部を夫々設け、昇華温度が異なる物質（有機化合物）を各部で昇華精製する。
【００３２】
この際、材料流通部４に設けた複数の整流板５により、有機材料は材料流通部４を真っ直ぐに通過せず曲がりながら流通するため、流通経路が延伸される。従って、有機材料が流通路を形成する各部材の壁面（内筒体３の内周面及び整流板５の表裏面）に衝突し易くなり、それだけ昇華を起こし易い構造となり理論段数が増加し、各部で確実に目的の化合物及び不純物が夫々昇華精製せしめられ、よって、目的の化合物及び不純物が明確に分離した状態で精製されることになり、不純物の昇華温度が目的の化合物の昇華温度と近接しているような有機材料からも高純度の精製物を得ることが可能となる。
【００３３】
特に、例えば、各整流板５の開口部６を、一直線に連通せずに材料流通部４の一端開口側から他端開口側が見通せない形状及び配置で夫々設けたり、隣り合う整流板５の開口部６同士が互いに軸方向で重ならないようにその形状及び配置を設定したりした場合には、有機材料の流通路を蛇行形成でき、確実に有機材料が曲がりながら流通し一層昇華を起こし易い構造を実現できる。
【００３４】
更に、精製物は流通路を形成する内筒体３の内周面及び整流板５の表裏面に付着し、外筒体２には殆ど付着しないため、精製物の回収は、外筒体２内から内筒体３及び整流板５を取り出して回収すれば良く、収率は極めて高くなる。また、従来のように筒状体（外筒体２）を切断する必要がないため、それだけ精製作業が簡易となりコストを抑えることができ、また、切断時の不純物の混入も防止できることになる。
【００３５】
また、整流板５は例えば流通下流側の低温昇華点不純物が逆流することを防ぐ仕切りにもなるため、それだけ不純物が混入し難く高純度の精製物を得ることが可能となる。
【００３６】
従って、本発明は、不純物の混入を可及的に防止でき、高純度の精製物を筒状体を切断する必要なく容易に且つコスト安に収率良く得ることが可能なものとなる。
【実施例】
【００３７】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００３８】
本実施例は、加熱部１が周囲に配設された外筒体２内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体２内に複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体３内を前記有機材料が流通する材料流通部４に設定し、この材料流通部４に、この材料流通部４を開口部６を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板５を前記軸方向に複数設けて、前記内筒体３と前記整流板５とで前記有機材料の流通路を形成したものである。
【００３９】
具体的には、外筒体２は、外気を侵入させない一端部及び他端部が閉塞された筒状の真空容器であり、一端側に気化した有機材料を搬送するアルゴン、ヘリウム若しくは窒素等の不活性ガスを導入する不活性ガス導入口を設け、他端側に不活性ガスを排出する不活性ガス排出口を設けたものである。尚、外筒体２は石英ガラス製である。
【００４０】
本実施例においては、図１中の外筒体２の下端部側から内筒体３内（材料流通部４）を流通するように不活性ガスを所定の流量で導入し（矢印Ａ）、上端部側から排出する（矢印Ｂ）ように構成している。
【００４１】
この外筒体２には、真空排気機構が設けられ、外筒体２内（及び内筒体３内）を中真空状態、好ましくは高真空状態とすることができるように構成している。
【００４２】
外筒体２の周囲には、外筒体２の外周面を囲繞するように環状の加熱部１を複数設けている。この加熱部１は、抵抗加熱装置、ランプヒーター若しくは誘導加熱装置の少なくともいずれか１種を含んで成るもので、本実施例においては抵抗加熱装置が採用されており、外筒体２内に一端側から他端側に向かって温度勾配を形成するように構成している。尚、加熱部１としては少なくとも室温から９５０℃程度まで加熱できるものを用いる。
【００４３】
本実施例においては、流通上流側となる図１中下端側を高温とする温度勾配を形成するように各抵抗加熱装置を制御する。具体的には、外筒体２の軸方向に沿って複数の環状の抵抗加熱装置を配設し、各抵抗加熱装置を流通上流側ほど高温で、流通下流側ほど低温で外筒体２（材料流通部４）を加熱するように構成している。
【００４４】
尚、例えば図２に図示したように、外筒体２と加熱部１との間に熱伝導性の外套管９を設けても良い。この場合、材料流通部４の温度勾配をより滑らかにすることができ、昇華温度が近接する化合物を夫々明確に分離した形で精製できることになる。
【００４５】
外筒体２内には、材料流通部４を形成する複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けている。また、最下端に位置する内筒体３内（外筒体２の下端面上）には、有機半導体材料としてのトリス−（８−ヒドロキシノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）やバソキュプロイン（ＢＣＰ）などの有機材料が充填される容器８（坩堝状の有機材料蒸発源）を設けている。即ち、容器８を内筒体３内に設け、この容器８からの有機材料が外筒体２の内周面と内筒体３の外周面との間の空間部に流出せず、材料流通部４にのみ流通するように構成している。また、容器８には、有機材料を加熱気化せしめる加熱機構を設けている。
【００４６】
尚、材料流通部４の途中部において殆どの材料は昇華せしめられ最下流部（上端部）からは流出しないため、この材料流通部４の最下流部から外筒体２の内周面と内筒体３の外周面との間の空間部に有機材料が侵入することはほとんどない。
【００４７】
内筒体３は、図１に図示したように、整流板５を挟んで連設している。即ち、本実施例においては、内筒体３と整流板５とを交互に連設して材料流通部４を構成している。
【００４８】
この内筒体３と整流板５との連設部分の構造としては、可及的に内筒体３内から有機材料が外部に漏出し難い構造を採用するのが望ましい。例えば内筒体３の端部開口部と係合する係合部を設けて互いにずれにくい構成（ずれ幅を抑える構成）とすると良い。即ち、図３〜５に図示したように、整流板５の表裏面の外周部に夫々前記係合部としての、段部10を設けたり（図３）、外側に下り傾斜するテーパー部11を設けたり（図４）、内側に下り傾斜するテーパー部12を設ける（図５）と良い。本実施例においては、各整流板５に前記段部10を設けて有機材料の漏出を防止している。
【００４９】
また、図３〜５の例に限らず、例えば図６に図示したように、内筒体３と整流板５との連設部に略隙間なく被嵌される環状のずれ防止体25を用いて互いにずれない構成としても良い。図中符号26は、ずれ防止体25を支持する支持部である。
【００５０】
また、図７に図示したように、外筒体２の内周面と内筒体３の外周面との間の空間部７（外筒体２の内径と内筒体３の外径のクリアランス）を狭くすることで、具体的には、内筒体３の肉厚の１／２未満とすることで、ずれ幅を抑制して有機材料が外部に漏出しない構成としても良い。
【００５１】
尚、整流板５を内筒体３により挟む構成でなく、整流板５を内筒体３内に一体に設ける構成としても良い。具体的には、図８，９に図示したように、内筒体３の内周面に整流板５を載置可能な載置段部13（図８）若しくは段部の内側をテーパー状とした載置テーパー段部14（図９）を周設し、この載置段部13若しくは載置テーパー段部14に整流板５を着脱自在に載置固定しても良い。また、この載置段部13若しくは載置テーパー段部14を内筒体３内に複数設けて内筒体３に複数の整流板５を設けられるようにすると内筒体３の本数を抑えることができる。
【００５２】
各整流板５の開口部６は、一直線に連通せずに材料流通部４の一端開口側から他端開口側が見通せない形状及び配置で夫々設けている。言い換えると、隣り合う整流板５の開口部６同士が互いに軸方向で重ならないようにその形状及び配置を設定している。従って、内筒体３と整流板５とで形成される有機材料の流通路は蛇行状態となる。
【００５３】
具体的には、図１０（ａ）に図示したように半月状の開口部６を整流板５の左右端部に交互に設けたり、更に特に高温部において流通経路を延伸するために図１１（ａ）に図示したように板体15を整流板５に複数突設したり、図１２に図示したように整流板５の外周寄り位置に等間隔で４つ設けた円状の開口部６を各整流板５で交互に９０度ずつ位相をずらして設けることで流通路を蛇行形成する。尚、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）は、図１０（ａ）及び図１１（ａ）の概略断面図である。本実施例においては図１２に図示したように円状の開口部６を各整流板５で交互に９０度ずつ位相をずらして設けることで流通路を蛇行形成している。
【００５４】
また、整流板５は、有機材料の高温側である流通上流側ほど密に配置し、低温側である流通下流側ほど疎に配置している。具体的には、図１３に図示したように、材料流通部４の上流側を高温昇華点不純物を捕集する高温昇華点不純物捕集部16に設定し、下流側を低温昇華点不純物を捕集する低温昇華点不純物捕集部17に設定し、その間を目的物たる精製物を捕集する材料回収部18に設定しており、この高温昇華点不純物捕集部16において、整流板５を低温昇華点不純物捕集部17における配置間隔より狭い配置間隔で配置し、この高温昇華点不純物捕集部16における昇華の機会を可及的に多くして材料回収部18において高温昇華点不純物が昇華することを可及的に防止している。
【００５５】
整流板５の配置間隔は、内筒体３の内径などにもよるが、３０〜５０ｍｍ程度とするのが好ましい。更に高温昇華点不純物捕集部16では１０〜２０ｍｍ程度の間隔で密に配置すると特に好ましい。
【００５６】
また、整流板５で仕切られて上記各部が形成されるように加熱部１による加熱温度を制御すると共に整流板５の配置間隔及び内筒体３の長さを設定している。よって、各部が整流板５によって仕切られてそれだけ精製物への不純物の混入を防止できることになる。また、図１４に図示したように内筒体３と整流板５とを分解して精製物を回収する作業も容易となる。
【００５７】
内筒体３及び整流板５としては、パイレックス（登録商標）や石英ガラスのような耐熱性ガラス、ステンレス、タンタル、タングステン、モリブデン、チタンなどの耐熱性金属、アルミナ、ジルコニア、窒化ボロン、窒化ケイ素などのセラミックス若しくはフッ素樹脂のいずれか１種を含むものが採用される。本実施例においてはいずれも石英ガラス製のものが採用されている。
【００５８】
尚、全体を石英ガラス製とせずに、少なくとも有機材料が接触する面が上記材料で形成されるように（覆われるように）しても良い。
【００５９】
また、本実施例においては、図１に図示したように外筒体２及び内筒体３（材料流通部４）を、水平面に対して垂直縦置状態で設けて、下端側から上端側に有機材料を流通させる構成としているが、これらを垂直縦置状態に限らず傾斜状態に設けても良い。また、所定の傾斜状態で固定する構成としても良いし、任意に傾斜角度を可変できる構成としても良い。
【００６０】
例えば、図１５に図示したように傾斜させた場合も、図１と同様に内筒体３同士は重力により密着するため有機材料の漏出は抑制される。
【００６１】
また、例えば低温昇華点不純物が材料回収部に落下する問題が生じる場合には、図１６に図示したように図１と上下を反転した構成とし、上端側から下端側へと有機材料を流通させることで落下の問題を防ぐことが可能となる。尚、この場合、容器８は、図１７に図示したように底面に突設した挿通管19から気化した有機材料が下方側へと移動するように構成し、最上端の内筒体３内に固定する。また、容器８を図１７のような構成とせずに、連設される複数の内筒体３と平行に通常の坩堝状の容器８を内装した筒状体を設け、この筒状体の上部と内筒体３の側周面とを連通せしめて気化した有機材料が材料流通部４に導入されるように構成しても良い。
【００６２】
また、内筒体３と整流板５の表面粗さを粗くすることでも不純物の落下を防ぐことができるが、ＪＩＳ Ｂ−０６０１；２００１における算術平均粗さＲａが１．６μｍ以上であることが好ましい。
【００６３】
また、外筒体２及び内筒体３（材料流通部４）を、水平面に対して平行横置状態で設けた場合には、内筒体３と整流板５との間に隙間ができ、材料の漏出が起こる可能性があるため、複数の内筒体３（及び内筒体３に挟まれる整流板５）を外筒体２の一端面（流通上流側端面）に押し付ける押付機構を設けると良い。具体的には、例えば、図１８〜図２１に図示したように、スプリング20の付勢力を利用したり（図１８）、重り21の倒れ力を利用したり（図１９）、テーパー面24上の重り22の落ち込み力を利用したり（図２０）、マグネット23の反発力を利用した（図２１）押付機構を設けると良い。
【００６４】
尚、上記任意に傾斜角度を可変できる構成とした場合には、外筒体２の長手方向端部にして管軸と直交する軸を中心に回転させて遠心力により隙間を無くしたりする構成としても良い。また、静電気を利用して隙間を無くす構成としても良い。
【００６５】
上述のように構成した本実施例に係る昇華精製装置を用いての昇華精製について説明する。昇華精製を行う際には、有機材料を加熱気化する前に、外筒体２内（内筒体３内を含む）を真空ベーキングし、その後、外筒体２内を大気に置換することなく有機材料を加熱気化せしめるのが好ましい。
【００６６】
具体的には、加熱部１により外筒体２（材料流通部４）に流通上流側を高温とする温度勾配を形成し、材料流通部４の流通上流側から順に、高温昇華点不純物捕集部16、材料回収部18、低温昇華点不純物捕集部17を形成し、昇華温度が異なる物質（有機化合物）を各部で昇華精製する。
【００６７】
この際、材料流通部４に設けた複数の整流板５により流通路が蛇行形成され、有機材料は材料流通部４を真っ直ぐに通過せず曲がりながら流通するため、流通経路が延伸される。従って、有機材料が流通路を形成する各部材の壁面（内筒体３の内周面及び整流板５の表裏面）に衝突し易くなり、それだけ昇華を起こし易い構造となり理論段数が増加し、各部で確実に目的の化合物及び不純物が夫々昇華精製せしめられ、よって、目的の化合物及び不純物が明確に分離した状態で精製されることになり、不純物の昇華温度が目的の化合物の昇華温度と近接しているような有機材料からも高純度の精製物を得ることが可能となる。
【００６８】
更に、精製物は流通路を形成する内筒体３の内周面及び整流板５の表裏面に付着し、外筒体２には殆ど付着しないため、精製物の回収は、外筒体２内から内筒体３及び整流板５を取り出して分離させて回収すれば良く、収率は極めて高くなる。また、従来のように筒状体（外筒体２）を切断する必要がないため、それだけ精製作業が簡易となりコストを抑えることができ、また、切断時の不純物の混入も防止できることになる。
【００６９】
また、整流板５は例えば流通下流側の低温昇華点不純物が逆流することを防ぐ仕切りにもなるため、それだけ不純物が混入し難く高純度の精製物を得ることが可能となる。
【００７０】
また、整流板５の間隔を適宜設定し、石英製の内筒体３及び整流板５を用いることで、一層良好な精製物を得ることが可能となる。
【００７１】
従って、本実施例は、不純物の混入を可及的に防止でき、高純度の精製物を筒状体を切断する必要なく容易に且つコスト安に収率良く得ることが可能なものとなる。
【００７２】
本実施例の効果を裏付ける実験例について説明する。
【００７３】
図２２の上側の写真は実際の実験装置（外筒体内に内筒体及び整流板を設けたもの）であり、下側のグラフはこの実験装置を用いてＡｌｑ３及びＢＣＰを昇華精製する際の加熱温度の詳細を示すものである。
【００７４】
図２３は、整流板（バッフル）の配置間隔を（各整流板間は等間隔で）種々変えて得られた精製物の品質の比較結果を示すものである。低電圧であるほど高品質の精製物が得られたことを示す。尚、精製前とは精製前のＡｌｑ３であり、バッフル無とは整流板無しで精製したものであり、市販精製品とは、市販されている精製品のＡｌｑ３（純度＞９９．９％、ＥＬ用）である。これより、整流板の間隔は３０〜４０ｍｍに設定するのが好ましいことが確認できた。
【００７５】
図２４（材料はＡｌｑ３），２５（材料はＢＣＰ）は、前記精製前と、前記バッフル無と、整流板を４０ｍｍで等間隔に配置した装置を用いて精製したバッフル有と、整流板の間隔を４０ｍｍで等間隔に配置し更に高温昇華点不純物捕集部に相当する部分（図２２の写真のｆと材料との間）に整流板を２枚追加した装置を用いて精製した高温バッフル有と、前記市販精製品（図２４のみ）とで品質を比較した比較結果を示すものである。これより、高温昇華点不純物捕集部に密に整流板を配置することで、品質が向上することが確認できた。
【００７６】
図２６（材料はＡｌｑ３），２７（材料はＢＣＰ）は、ＳＵＳ製の整流板を４０ｍｍで等間隔に配置し更に高温昇華点不純物捕集部に相当する部分にＳＵＳ製の整流板を２枚追加した装置を用いて精製した高温バッフル有（ＳＵＳ製）と、石英（ガラス）製の整流板を４０ｍｍで等間隔に配置し更に高温昇華点不純物捕集部に相当する部分に石英（ガラス）製の整流板を、材料がＡｌｑ３の場合は３枚、ＢＣＰの場合は２枚追加した装置を用いて精製した高温バッフル有（石英製）とで品質を比較した比較結果を示すものである。これより、石英（ガラス）製の整流板を用いることで、品質が向上することが確認できた。
【００７７】
図２８は、整流板のない従来法で精製したもの（バッフル無）の品質及び収率と、図２５の高温バッフル有の品質及び収率とを比較した比較結果を示すものである。従来法においては、複数回精製することで品質を向上させる（素子性能を向上させる）必要があり、それだけ収率が低下するが、本実施例に係る高温バッフル有では少ない精製回数で高品質のものが得られ、それだけ収率が良くなることが確認できた。
【００７８】
以上から、本実施例に係る昇華精製装置によれば高品質の精製物を収率良く得ることが可能となることが確認できた。
【符号の説明】
【００７９】
１ 加熱部
２ 外筒体
３ 内筒体
４ 材料流通部
５ 整流板
６ 開口部
８ 容器
９ 外套管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇華精製装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
常温で固体状態の材料を加熱気化せしめて予め所定の昇華温度に設定した材料回収部にて昇華精製することにより高純度の精製物を得る昇華精製装置としては、例えば特許文献１に開示されるものがある。
【０００３】
この特許文献１に開示される昇華精製装置は、気化した材料が流通する筒状体の内部に多段昇華プレートを設けたもので、この多段昇華プレートにより材料が昇華を繰り返すことで、高純度の精製物が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７３５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される昇華精製装置は、筒状体と多段昇華プレートとの間に間隙があり、この間隙は上下（筒状体の長手方向）に一直線に繋がっているため、不純物が上下に自由に移動でき、従って、この不純物により精製物が汚染されるおそれがある。
【０００６】
また、精製した材料は筒状体の内周面と各プレートに付着するため、収率を上げるためには精製物を回収する際、プレートを取り出すだけでなく、筒状体の内周面からも回収する必要があるが、この場合、筒状体を切断する必要があり、筒状体を切断する際に筒状体の一部が精製物に混入するおそれがある。また、一回の精製作業毎に新たな筒状体に交換する必要がありコスト高となる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決したものであり、不純物の混入を可及的に防止でき、高純度の精製物を筒状体を切断する必要なく容易に且つコスト安に収率良く得ることが可能な極めて実用性に秀れた昇華精製装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
加熱部１が周囲に配設された外筒体２内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体２内に複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体３内を前記有機材料が流通する材料流通部４に設定し、この材料流通部４に、この材料流通部４を開口部６を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板５を前記軸方向に複数設けて、前記内筒体３と前記整流板５とで前記有機材料の流通路を形成したことを特徴とする昇華精製装置に係るものである。
【００１０】
また、加熱部１が周囲に配設された外筒体２内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体２内に複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体３内を前記有機材料が流通する材料流通部４に設定し、この材料流通部４に、この材料流通部４を開口部６を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板５を前記軸方向に複数設け、この各整流板５の前記開口部６は、一直線に連通せずに前記材料流通部４の一端開口側から他端開口側が見通せない形状及び配置で夫々設けて、前記内筒体３と前記整流板５とで前記有機材料の流通路を蛇行形成したことを特徴とする昇華精製装置に係るものである。
【００１１】
また、加熱部１が周囲に配設された外筒体２内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体２内に複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体３内を前記有機材料が流通する材料流通部４に設定し、この材料流通部４に、この材料流通部４を開口部６を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板５を前記軸方向に複数設け、隣り合う前記整流板５の前記開口部６同士が互いに前記軸方向で重ならないようにその形状及び配置を設定して、前記内筒体３と前記整流板５とで前記有機材料の流通路を蛇行形成したことを特徴とする昇華精製装置に係るものである。
【００１２】
また、前記材料流通部４にのみ前記有機材料が流通するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１３】
また、前記内筒体３を前記整流板５を挟んで連設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１４】
また、前記内筒体３に前記整流板５を一体に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１５】
また、前記整流板５は、前記有機材料の流通上流側ほど密に配置し、流通下流側ほど疎に配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１６】
また、前記整流板５は、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含むものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１７】
また、前記整流板５にして前記有機材料が接触する面が、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含む材料で形成されていることを特徴とする請求項８記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１８】
また、前記内筒体３は、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含むものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００１９】
また、前記内筒体３にして前記有機材料が接触する面が、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含む材料で形成されていることを特徴とする請求項１０記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２０】
また、前記加熱部１は、抵抗加熱装置、ランプヒーター若しくは誘導加熱装置の少なくともいずれか１種を含んで成ることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２１】
また、前記外筒体２内に一端側から他端側に向かって温度勾配を形成するように前記加熱部１を構成したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２２】
また、前記外筒体２内に設けられる前記有機材料の容器８に、この有機材料を加熱気化せしめる加熱機構を設けたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２３】
また、前記外筒体２と前記加熱部１との間に熱伝導性の外套管９を設けたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２４】
また、前記外筒体２は外気を侵入させない真空容器であり、一端側に不活性ガスを導入する不活性ガス導入口を設け、他端側に不活性ガスを排出する不活性ガス排出口を設けたものであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２５】
また、前記外筒体２に、この外筒体２内を中真空状態若しくは高真空状態とする真空排気機構を設けたことを特徴とする請求項１６記載の昇華精製装置に係るものである。
【００２６】
また、前記外筒体２の設置角度を任意に可変できるように構成したことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の昇華精製装置に係るものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は上述のように構成したから、不純物の混入を可及的に防止でき、高純度の精製物を筒状体を切断する必要なく容易に且つコスト安に収率良く得ることが可能な極めて実用性に秀れた昇華精製装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施例の構成概略説明図である。
【図２】本実施例の構成概略説明図である。
【図３】内筒体と整流板との連設構造の一例を示す概略説明図である。
【図４】内筒体と整流板との連設構造の一例を示す概略説明図である。
【図５】内筒体と整流板との連設構造の一例を示す概略説明図である。
【図６】内筒体と整流板とのずれ幅抑制構造の一例を示す概略説明図である。
【図７】内筒体と整流板とのずれ幅抑制構造の一例を示す概略説明図である。
【図８】内筒体内に整流板を配設する構成の一例を示す概略説明図である。
【図９】内筒体内に整流板を配設する構成の一例を示す概略説明図である。
【図１０】整流板の開口部の構成の一例を示す概略説明図である。
【図１１】整流板の開口部の構成の一例を示す概略説明図である。
【図１２】整流板の開口部の構成の一例を示す概略説明図である。
【図１３】本実施例の内筒体及び整流板の構成概略説明図である。
【図１４】本実施例の内筒体及び整流板の分解説明斜視図である。
【図１５】外筒体及び内筒体の一設置例を示す構成概略説明図である。
【図１６】外筒体及び内筒体の一設置例を示す構成概略説明図である。
【図１７】容器の一例を示す構成概略説明斜視図である。
【図１８】押付機構の一例を示す構成概略説明図である。
【図１９】押付機構の一例を示す構成概略説明図である。
【図２０】押付機構の一例を示す構成概略説明図である。
【図２１】押付機構の一例を示す構成概略説明図である。
【図２２】実験装置を説明する説明図である。
【図２３】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【図２４】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【図２５】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【図２６】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【図２７】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【図２８】比較結果を説明するグラフ及び表である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００３０】
外筒体２内を加熱部１により加熱し、材料流通部４の一部を目的の化合物を得るための所定の捕集温度に設定して材料回収部とし、他の部位を不純物が捕集される温度に設定した状態で、材料流通部４に加熱気化した有機材料を流通させることで、材料回収部において目的の化合物を昇華精製する。
【００３１】
即ち、例えば加熱部１により外筒体２に流通上流側を高温とする温度勾配を形成し、材料回収部の流通上流側に高温昇華点不純物捕集部を、流通下流側に低温昇華点不純物捕集部を夫々設け、昇華温度が異なる物質（有機化合物）を各部で昇華精製する。
【００３２】
この際、材料流通部４に設けた複数の整流板５により、有機材料は材料流通部４を真っ直ぐに通過せず曲がりながら流通するため、流通経路が延伸される。従って、有機材料が流通路を形成する各部材の壁面（内筒体３の内周面及び整流板５の表裏面）に衝突し易くなり、それだけ昇華を起こし易い構造となり理論段数が増加し、各部で確実に目的の化合物及び不純物が夫々昇華精製せしめられ、よって、目的の化合物及び不純物が明確に分離した状態で精製されることになり、不純物の昇華温度が目的の化合物の昇華温度と近接しているような有機材料からも高純度の精製物を得ることが可能となる。
【００３３】
特に、例えば、各整流板５の開口部６を、一直線に連通せずに材料流通部４の一端開口側から他端開口側が見通せない形状及び配置で夫々設けたり、隣り合う整流板５の開口部６同士が互いに軸方向で重ならないようにその形状及び配置を設定したりした場合には、有機材料の流通路を蛇行形成でき、確実に有機材料が曲がりながら流通し一層昇華を起こし易い構造を実現できる。
【００３４】
更に、精製物は流通路を形成する内筒体３の内周面及び整流板５の表裏面に付着し、外筒体２には殆ど付着しないため、精製物の回収は、外筒体２内から内筒体３及び整流板５を取り出して回収すれば良く、収率は極めて高くなる。また、従来のように筒状体（外筒体２）を切断する必要がないため、それだけ精製作業が簡易となりコストを抑えることができ、また、切断時の不純物の混入も防止できることになる。
【００３５】
また、整流板５は例えば流通下流側の低温昇華点不純物が逆流することを防ぐ仕切りにもなるため、それだけ不純物が混入し難く高純度の精製物を得ることが可能となる。
【００３６】
従って、本発明は、不純物の混入を可及的に防止でき、高純度の精製物を筒状体を切断する必要なく容易に且つコスト安に収率良く得ることが可能なものとなる。
【実施例】
【００３７】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００３８】
本実施例は、加熱部１が周囲に配設された外筒体２内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体２内に複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体３内を前記有機材料が流通する材料流通部４に設定し、この材料流通部４に、この材料流通部４を開口部６を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板５を前記軸方向に複数設けて、前記内筒体３と前記整流板５とで前記有機材料の流通路を形成したものである。
【００３９】
具体的には、外筒体２は、外気を侵入させない一端部及び他端部が閉塞された筒状の真空容器であり、一端側に気化した有機材料を搬送するアルゴン、ヘリウム若しくは窒素等の不活性ガスを導入する不活性ガス導入口を設け、他端側に不活性ガスを排出する不活性ガス排出口を設けたものである。尚、外筒体２は石英ガラス製である。
【００４０】
本実施例においては、図１中の外筒体２の下端部側から内筒体３内（材料流通部４）を流通するように不活性ガスを所定の流量で導入し（矢印Ａ）、上端部側から排出する（矢印Ｂ）ように構成している。
【００４１】
この外筒体２には、真空排気機構が設けられ、外筒体２内（及び内筒体３内）を中真空状態、好ましくは高真空状態とすることができるように構成している。
【００４２】
外筒体２の周囲には、外筒体２の外周面を囲繞するように環状の加熱部１を複数設けている。この加熱部１は、抵抗加熱装置、ランプヒーター若しくは誘導加熱装置の少なくともいずれか１種を含んで成るもので、本実施例においては抵抗加熱装置が採用されており、外筒体２内に一端側から他端側に向かって温度勾配を形成するように構成している。尚、加熱部１としては少なくとも室温から９５０℃程度まで加熱できるものを用いる。
【００４３】
本実施例においては、流通上流側となる図１中下端側を高温とする温度勾配を形成するように各抵抗加熱装置を制御する。具体的には、外筒体２の軸方向に沿って複数の環状の抵抗加熱装置を配設し、各抵抗加熱装置を流通上流側ほど高温で、流通下流側ほど低温で外筒体２（材料流通部４）を加熱するように構成している。
【００４４】
尚、例えば図２に図示したように、外筒体２と加熱部１との間に熱伝導性の外套管９を設けても良い。この場合、材料流通部４の温度勾配をより滑らかにすることができ、昇華温度が近接する化合物を夫々明確に分離した形で精製できることになる。
【００４５】
外筒体２内には、材料流通部４を形成する複数の内筒体３を軸方向に連設状態に設けている。また、最下端に位置する内筒体３内（外筒体２の下端面上）には、有機半導体材料としてのトリス−（８−ヒドロキシノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）やバソキュプロイン（ＢＣＰ）などの有機材料が充填される容器８（坩堝状の有機材料蒸発源）を設けている。即ち、容器８を内筒体３内に設け、この容器８からの有機材料が外筒体２の内周面と内筒体３の外周面との間の空間部に流出せず、材料流通部４にのみ流通するように構成している。また、容器８には、有機材料を加熱気化せしめる加熱機構を設けている。
【００４６】
尚、材料流通部４の途中部において殆どの材料は昇華せしめられ最下流部（上端部）からは流出しないため、この材料流通部４の最下流部から外筒体２の内周面と内筒体３の外周面との間の空間部に有機材料が侵入することはほとんどない。
【００４７】
内筒体３は、図１に図示したように、整流板５を挟んで連設している。即ち、本実施例においては、内筒体３と整流板５とを交互に連設して材料流通部４を構成している。
【００４８】
この内筒体３と整流板５との連設部分の構造としては、可及的に内筒体３内から有機材料が外部に漏出し難い構造を採用するのが望ましい。例えば内筒体３の端部開口部と係合する係合部を設けて互いにずれにくい構成（ずれ幅を抑える構成）とすると良い。即ち、図３〜５に図示したように、整流板５の表裏面の外周部に夫々前記係合部としての、段部10を設けたり（図３）、外側に下り傾斜するテーパー部11を設けたり（図４）、内側に下り傾斜するテーパー部12を設ける（図５）と良い。本実施例においては、各整流板５に前記段部10を設けて有機材料の漏出を防止している。
【００４９】
また、図３〜５の例に限らず、例えば図６に図示したように、内筒体３と整流板５との連設部に略隙間なく被嵌される環状のずれ防止体25を用いて互いにずれない構成としても良い。図中符号26は、ずれ防止体25を支持する支持部である。
【００５０】
また、図７に図示したように、外筒体２の内周面と内筒体３の外周面との間の空間部７（外筒体２の内径と内筒体３の外径のクリアランス）を狭くすることで、具体的には、内筒体３の肉厚の１／２未満とすることで、ずれ幅を抑制して有機材料が外部に漏出しない構成としても良い。
【００５１】
尚、整流板５を内筒体３により挟む構成でなく、整流板５を内筒体３内に一体に設ける構成としても良い。具体的には、図８，９に図示したように、内筒体３の内周面に整流板５を載置可能な載置段部13（図８）若しくは段部の内側をテーパー状とした載置テーパー段部14（図９）を周設し、この載置段部13若しくは載置テーパー段部14に整流板５を着脱自在に載置固定しても良い。また、この載置段部13若しくは載置テーパー段部14を内筒体３内に複数設けて内筒体３に複数の整流板５を設けられるようにすると内筒体３の本数を抑えることができる。
【００５２】
各整流板５の開口部６は、一直線に連通せずに材料流通部４の一端開口側から他端開口側が見通せない形状及び配置で夫々設けている。言い換えると、隣り合う整流板５の開口部６同士が互いに軸方向で重ならないようにその形状及び配置を設定している。従って、内筒体３と整流板５とで形成される有機材料の流通路は蛇行状態となる。
【００５３】
具体的には、図１０（ａ）に図示したように半月状の開口部６を整流板５の左右端部に交互に設けたり、更に特に高温部において流通経路を延伸するために図１１（ａ）に図示したように板体15を整流板５に複数突設したり、図１２に図示したように整流板５の外周寄り位置に等間隔で４つ設けた円状の開口部６を各整流板５で交互に９０度ずつ位相をずらして設けることで流通路を蛇行形成する。尚、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）は、図１０（ａ）及び図１１（ａ）の概略断面図である。本実施例においては図１２に図示したように円状の開口部６を各整流板５で交互に９０度ずつ位相をずらして設けることで流通路を蛇行形成している。
【００５４】
また、整流板５は、有機材料の高温側である流通上流側ほど密に配置し、低温側である流通下流側ほど疎に配置している。具体的には、図１３に図示したように、材料流通部４の上流側を高温昇華点不純物を捕集する高温昇華点不純物捕集部16に設定し、下流側を低温昇華点不純物を捕集する低温昇華点不純物捕集部17に設定し、その間を目的物たる精製物を捕集する材料回収部18に設定しており、この高温昇華点不純物捕集部16において、整流板５を低温昇華点不純物捕集部17における配置間隔より狭い配置間隔で配置し、この高温昇華点不純物捕集部16における昇華の機会を可及的に多くして材料回収部18において高温昇華点不純物が昇華することを可及的に防止している。
【００５５】
整流板５の配置間隔は、内筒体３の内径などにもよるが、３０〜５０ｍｍ程度とするのが好ましい。更に高温昇華点不純物捕集部16では１０〜２０ｍｍ程度の間隔で密に配置すると特に好ましい。
【００５６】
また、整流板５で仕切られて上記各部が形成されるように加熱部１による加熱温度を制御すると共に整流板５の配置間隔及び内筒体３の長さを設定している。よって、各部が整流板５によって仕切られてそれだけ精製物への不純物の混入を防止できることになる。また、図１４に図示したように内筒体３と整流板５とを分解して精製物を回収する作業も容易となる。
【００５７】
内筒体３及び整流板５としては、パイレックス（登録商標）や石英ガラスのような耐熱性ガラス、ステンレス、タンタル、タングステン、モリブデン、チタンなどの耐熱性金属、アルミナ、ジルコニア、窒化ボロン、窒化ケイ素などのセラミックス若しくはフッ素樹脂のいずれか１種を含むものが採用される。本実施例においてはいずれも石英ガラス製のものが採用されている。
【００５８】
尚、全体を石英ガラス製とせずに、少なくとも有機材料が接触する面が上記材料で形成されるように（覆われるように）しても良い。
【００５９】
また、本実施例においては、図１に図示したように外筒体２及び内筒体３（材料流通部４）を、水平面に対して垂直縦置状態で設けて、下端側から上端側に有機材料を流通させる構成としているが、これらを垂直縦置状態に限らず傾斜状態に設けても良い。また、所定の傾斜状態で固定する構成としても良いし、任意に傾斜角度を可変できる構成としても良い。
【００６０】
例えば、図１５に図示したように傾斜させた場合も、図１と同様に内筒体３同士は重力により密着するため有機材料の漏出は抑制される。
【００６１】
また、例えば低温昇華点不純物が材料回収部に落下する問題が生じる場合には、図１６に図示したように図１と上下を反転した構成とし、上端側から下端側へと有機材料を流通させることで落下の問題を防ぐことが可能となる。尚、この場合、容器８は、図１７に図示したように底面に突設した挿通管19から気化した有機材料が下方側へと移動するように構成し、最上端の内筒体３内に固定する。また、容器８を図１７のような構成とせずに、連設される複数の内筒体３と平行に通常の坩堝状の容器８を内装した筒状体を設け、この筒状体の上部と内筒体３の側周面とを連通せしめて気化した有機材料が材料流通部４に導入されるように構成しても良い。
【００６２】
また、内筒体３と整流板５の表面粗さを粗くすることでも不純物の落下を防ぐことができるが、ＪＩＳ Ｂ−０６０１；２００１における算術平均粗さＲａが１．６μｍ以上であることが好ましい。
【００６３】
また、外筒体２及び内筒体３（材料流通部４）を、水平面に対して平行横置状態で設けた場合には、内筒体３と整流板５との間に隙間ができ、材料の漏出が起こる可能性があるため、複数の内筒体３（及び内筒体３に挟まれる整流板５）を外筒体２の一端面（流通上流側端面）に押し付ける押付機構を設けると良い。具体的には、例えば、図１８〜図２１に図示したように、スプリング20の付勢力を利用したり（図１８）、重り21の倒れ力を利用したり（図１９）、テーパー面24上の重り22の落ち込み力を利用したり（図２０）、マグネット23の反発力を利用した（図２１）押付機構を設けると良い。
【００６４】
尚、上記任意に傾斜角度を可変できる構成とした場合には、外筒体２の長手方向端部にして管軸と直交する軸を中心に回転させて遠心力により隙間を無くしたりする構成としても良い。また、静電気を利用して隙間を無くす構成としても良い。
【００６５】
上述のように構成した本実施例に係る昇華精製装置を用いての昇華精製について説明する。昇華精製を行う際には、有機材料を加熱気化する前に、外筒体２内（内筒体３内を含む）を真空ベーキングし、その後、外筒体２内を大気に置換することなく有機材料を加熱気化せしめるのが好ましい。
【００６６】
具体的には、加熱部１により外筒体２（材料流通部４）に流通上流側を高温とする温度勾配を形成し、材料流通部４の流通上流側から順に、高温昇華点不純物捕集部16、材料回収部18、低温昇華点不純物捕集部17を形成し、昇華温度が異なる物質（有機化合物）を各部で昇華精製する。
【００６７】
この際、材料流通部４に設けた複数の整流板５により流通路が蛇行形成され、有機材料は材料流通部４を真っ直ぐに通過せず曲がりながら流通するため、流通経路が延伸される。従って、有機材料が流通路を形成する各部材の壁面（内筒体３の内周面及び整流板５の表裏面）に衝突し易くなり、それだけ昇華を起こし易い構造となり理論段数が増加し、各部で確実に目的の化合物及び不純物が夫々昇華精製せしめられ、よって、目的の化合物及び不純物が明確に分離した状態で精製されることになり、不純物の昇華温度が目的の化合物の昇華温度と近接しているような有機材料からも高純度の精製物を得ることが可能となる。
【００６８】
更に、精製物は流通路を形成する内筒体３の内周面及び整流板５の表裏面に付着し、外筒体２には殆ど付着しないため、精製物の回収は、外筒体２内から内筒体３及び整流板５を取り出して分離させて回収すれば良く、収率は極めて高くなる。また、従来のように筒状体（外筒体２）を切断する必要がないため、それだけ精製作業が簡易となりコストを抑えることができ、また、切断時の不純物の混入も防止できることになる。
【００６９】
また、整流板５は例えば流通下流側の低温昇華点不純物が逆流することを防ぐ仕切りにもなるため、それだけ不純物が混入し難く高純度の精製物を得ることが可能となる。
【００７０】
また、整流板５の間隔を適宜設定し、石英製の内筒体３及び整流板５を用いることで、一層良好な精製物を得ることが可能となる。
【００７１】
従って、本実施例は、不純物の混入を可及的に防止でき、高純度の精製物を筒状体を切断する必要なく容易に且つコスト安に収率良く得ることが可能なものとなる。
【００７２】
本実施例の効果を裏付ける実験例について説明する。
【００７３】
図２２の上側の写真は実際の実験装置（外筒体内に内筒体及び整流板を設けたもの）であり、下側のグラフはこの実験装置を用いてＡｌｑ３及びＢＣＰを昇華精製する際の加熱温度の詳細を示すものである。
【００７４】
図２３は、整流板（バッフル）の配置間隔を（各整流板間は等間隔で）種々変えて得られた精製物の品質の比較結果を示すものである。低電圧であるほど高品質の精製物が得られたことを示す。尚、精製前とは精製前のＡｌｑ３であり、バッフル無とは整流板無しで精製したものであり、市販精製品とは、市販されている精製品のＡｌｑ３（純度＞９９．９％、ＥＬ用）である。これより、整流板の間隔は３０〜４０ｍｍに設定するのが好ましいことが確認できた。
【００７５】
図２４（材料はＡｌｑ３），２５（材料はＢＣＰ）は、前記精製前と、前記バッフル無と、整流板を４０ｍｍで等間隔に配置した装置を用いて精製したバッフル有と、整流板の間隔を４０ｍｍで等間隔に配置し更に高温昇華点不純物捕集部に相当する部分（図２２の写真のｆと材料との間）に整流板を２枚追加した装置を用いて精製した高温バッフル有と、前記市販精製品（図２４のみ）とで品質を比較した比較結果を示すものである。これより、高温昇華点不純物捕集部に密に整流板を配置することで、品質が向上することが確認できた。
【００７６】
図２６（材料はＡｌｑ３），２７（材料はＢＣＰ）は、ＳＵＳ製の整流板を４０ｍｍで等間隔に配置し更に高温昇華点不純物捕集部に相当する部分にＳＵＳ製の整流板を２枚追加した装置を用いて精製した高温バッフル有（ＳＵＳ製）と、石英（ガラス）製の整流板を４０ｍｍで等間隔に配置し更に高温昇華点不純物捕集部に相当する部分に石英（ガラス）製の整流板を、材料がＡｌｑ３の場合は３枚、ＢＣＰの場合は２枚追加した装置を用いて精製した高温バッフル有（石英製）とで品質を比較した比較結果を示すものである。これより、石英（ガラス）製の整流板を用いることで、品質が向上することが確認できた。
【００７７】
図２８は、整流板のない従来法で精製したもの（バッフル無）の品質及び収率と、図２５の高温バッフル有の品質及び収率とを比較した比較結果を示すものである。従来法においては、複数回精製することで品質を向上させる（素子性能を向上させる）必要があり、それだけ収率が低下するが、本実施例に係る高温バッフル有では少ない精製回数で高品質のものが得られ、それだけ収率が良くなることが確認できた。
【００７８】
以上から、本実施例に係る昇華精製装置によれば高品質の精製物を収率良く得ることが可能となることが確認できた。
【符号の説明】
【００７９】
１ 加熱部
２ 外筒体
３ 内筒体
４ 材料流通部
５ 整流板
６ 開口部
８ 容器
９ 外套管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部が周囲に配設された外筒体内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体内に複数の内筒体を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体内を前記有機材料が流通する材料流通部に設定し、この材料流通部に、この材料流通部を開口部を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板を前記軸方向に複数設けて、前記内筒体と前記整流板とで前記有機材料の流通路を形成したことを特徴とする昇華精製装置。
【請求項２】
加熱部が周囲に配設された外筒体内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体内に複数の内筒体を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体内を前記有機材料が流通する材料流通部に設定し、この材料流通部に、この材料流通部を開口部を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板を前記軸方向に複数設け、この各整流板の前記開口部は、一直線に連通せずに前記材料流通部の一端開口側から他端開口側が見通せない形状及び配置で夫々設けて、前記内筒体と前記整流板とで前記有機材料の流通路を蛇行形成したことを特徴とする昇華精製装置。
【請求項３】
加熱部が周囲に配設された外筒体内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体内に複数の内筒体を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体内を前記有機材料が流通する材料流通部に設定し、この材料流通部に、この材料流通部を開口部を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板を前記軸方向に複数設け、隣り合う前記整流板の前記開口部同士が互いに前記軸方向で重ならないようにその形状及び配置を設定して、前記内筒体と前記整流板とで前記有機材料の流通路を蛇行形成したことを特徴とする昇華精製装置。
【請求項４】
前記材料流通部にのみ前記有機材料が流通するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項５】
前記内筒体を前記整流板を挟んで連設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項６】
前記内筒体に前記整流板を一体に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項７】
前記整流板は、前記有機材料の流通上流側ほど密に配置し、流通下流側ほど疎に配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項８】
前記整流板は、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含むものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項９】
前記整流板にして前記有機材料が接触する面が、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含む材料で形成されていることを特徴とする請求項８記載の昇華精製装置。
【請求項１０】
前記内筒体は、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含むものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１１】
前記内筒体にして前記有機材料が接触する面が、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含む材料で形成されていることを特徴とする請求項１０記載の昇華精製装置。
【請求項１２】
前記加熱部は、抵抗加熱装置、ランプヒーター若しくは誘導加熱装置の少なくともいずれか１種を含んで成ることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１３】
前記外筒体内に一端側から他端側に向かって温度勾配を形成するように前記加熱部を構成したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１４】
前記外筒体内に設けられる前記有機材料の容器に、この有機材料を加熱気化せしめる加熱機構を設けたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１５】
前記外筒体と前記加熱部との間に熱伝導性の外套管を設けたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１６】
前記外筒体は外気を侵入させない真空容器であり、一端側に不活性ガスを導入する不活性ガス導入口を設け、他端側に不活性ガスを排出する不活性ガス排出口を設けたものであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１７】
前記外筒体に、この外筒体内を中真空状態若しくは高真空状態とする真空排気機構を設けたことを特徴とする請求項１６記載の昇華精製装置。
【請求項１８】
前記外筒体の設置角度を任意に可変できるように構成したことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１】
加熱部が周囲に配設された外筒体内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体内に複数の内筒体を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体内を前記有機材料が流通する材料流通部に設定し、この材料流通部に、この材料流通部を開口部を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板を前記軸方向に複数設けて、前記内筒体と前記整流板とで前記有機材料の流通路を形成したことを特徴とする昇華精製装置。
【請求項２】
加熱部が周囲に配設された外筒体内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体内に複数の内筒体を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体内を前記有機材料が流通する材料流通部に設定し、この材料流通部に、この材料流通部を開口部を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板を前記軸方向に複数設け、この各整流板の前記開口部は、一直線に連通せずに前記材料流通部の一端開口側から他端開口側が見通せない形状及び配置で夫々設けて、前記内筒体と前記整流板とで前記有機材料の流通路を蛇行形成したことを特徴とする昇華精製装置。
【請求項３】
加熱部が周囲に配設された外筒体内に加熱気化せしめた有機材料を流通させることで所望の化合物を精製する昇華精製装置であって、前記外筒体内に複数の内筒体を軸方向に連設状態に設けて、この内筒体内を前記有機材料が流通する材料流通部に設定し、この材料流通部に、この材料流通部を開口部を残して閉塞することで前記有機材料の流通を調整する整流板を前記軸方向に複数設け、隣り合う前記整流板の前記開口部同士が互いに前記軸方向で重ならないようにその形状及び配置を設定して、前記内筒体と前記整流板とで前記有機材料の流通路を蛇行形成したことを特徴とする昇華精製装置。
【請求項４】
前記材料流通部にのみ前記有機材料が流通するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項５】
前記内筒体を前記整流板を挟んで連設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項６】
前記内筒体に前記整流板を一体に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項７】
前記整流板は、前記有機材料の流通上流側ほど密に配置し、流通下流側ほど疎に配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項８】
前記整流板は、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含むものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項９】
前記整流板にして前記有機材料が接触する面が、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含む材料で形成されていることを特徴とする請求項８記載の昇華精製装置。
【請求項１０】
前記内筒体は、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含むものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１１】
前記内筒体にして前記有機材料が接触する面が、耐熱性ガラス、耐熱性金属、セラミックス若しくはフッ素樹脂の少なくともいずれか１種を含む材料で形成されていることを特徴とする請求項１０記載の昇華精製装置。
【請求項１２】
前記加熱部は、抵抗加熱装置、ランプヒーター若しくは誘導加熱装置の少なくともいずれか１種を含んで成ることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１３】
前記外筒体内に一端側から他端側に向かって温度勾配を形成するように前記加熱部を構成したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１４】
前記外筒体内に設けられる前記有機材料の容器に、この有機材料を加熱気化せしめる加熱機構を設けたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１５】
前記外筒体と前記加熱部との間に熱伝導性の外套管を設けたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１６】
前記外筒体は外気を侵入させない真空容器であり、一端側に不活性ガスを導入する不活性ガス導入口を設け、他端側に不活性ガスを排出する不活性ガス排出口を設けたものであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【請求項１７】
前記外筒体に、この外筒体内を中真空状態若しくは高真空状態とする真空排気機構を設けたことを特徴とする請求項１６記載の昇華精製装置。
【請求項１８】
前記外筒体の設置角度を任意に可変できるように構成したことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の昇華精製装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１１−５０８５３（Ｐ２０１１−５０８５３Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０１９５８（Ｐ２００９−２０１９５８）
【出願日】平成２１年９月１日（２００９．９．１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、文部科学省、地域科学技術振興事業委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９１０６５４１３）トッキ株式会社 (57)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１日（２００９．９．１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、文部科学省、地域科学技術振興事業委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９１０６５４１３）トッキ株式会社 (57)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
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