JPH1171605A - 微粒子製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原料に対して不純物を混入させることなく、
高純度の微粒子を連続的に製造し得る微粒子製造方法及
び装置を提供する。 【解決手段】 原料１が原料投入台７から投入される炉
心管８の外周部に、投入された原料１を電磁浮遊させつ
つ加熱溶融させて蒸発させるための高周波浮遊コイル９
を配設し、前記炉心管８の底部に、該炉心管８内での加
熱溶融によって蒸発した後に凝集する原料１の微粒子を
搬送するための搬送ガスを供給する搬送ガス供給装置１
０を、搬送ガス供給管１１を介して接続し、前記炉心管
８の上部に、該炉心管８内での加熱溶融によって蒸発し
た後に凝集する原料１の微粒子が前記搬送ガスと共に導
入され且つ前記原料１の微粒子を前記搬送ガスと分離し
て回収する分離回収器１２を、連絡管１３を介して接続
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼結の材料等とし
て用いられる微粒子製造方法及び装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の微粒子の製造方法としては、従
来、例えば、図３に示される如く、原料１を入れた坩堝
２を真空容器３内に置き、該真空容器３内を図示してい
ない真空ポンプにより真空引きすると共に、前記真空容
器３内にアルゴンやヘリウム等の不活性ガスを充填した
後、電子銃４から坩堝２内の原料１へ電子ビーム５を照
射し、該原料１を加熱溶融させて蒸発させ、該蒸発した
後に不活性ガスと衝突して凝集した微粒子を坩堝２の上
方に配置されたベルト６に付着せしめ、該ベルト６に付
着した微粒子を回収することにより、微粒子を製造する
方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如く、坩堝２を使って原料１を加熱溶融させて蒸発させ
るのでは、原料１に対する坩堝２からの不純物の混入が
避けられず、高純度の微粒子を製造することは困難であ
った。

【０００４】又、電子銃４から坩堝２内の原料１へ電子
ビーム５を照射するためには、真空容器３内を真空引き
することが必要であって、大気圧では電子ビーム５を飛
ばすことができないため、坩堝２内の原料１が全て蒸発
した後に更に原料１を補充する場合やベルト６に付着し
た微粒子を回収する際には、その都度、真空容器３をあ
けて、坩堝２内への原料１の補充やベルト６に付着した
微粒子の回収を行った後、再び、真空容器３内を真空引
きすると共に、該真空容器３内に不活性ガスを充填しな
ければならず、連続して微粒子を製造することは不可能
であり、効率が悪いという欠点を有していた。

【０００５】本発明は、斯かる実情に鑑み、原料に対し
て不純物を混入させることなく、高純度の微粒子を連続
的に製造し得る微粒子製造方法及び装置を提供しようと
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、原料を電磁浮
遊させつつ加熱溶融させて蒸発させ、蒸発した後に凝集
する原料の微粒子を搬送ガスにより搬送して回収するこ
とを特徴とする微粒子製造方法にかかるものである。

【０００７】又、本発明は、原料が投入され且つ該投入
された原料を電磁浮遊させつつ加熱溶融させて蒸発させ
るための高周波浮遊コイルが外周部に配設された炉心管
と、該炉心管内での加熱溶融によって蒸発した後に凝集
する原料の微粒子を搬送するための搬送ガスを供給する
搬送ガス供給装置と、前記炉心管内での加熱溶融によっ
て蒸発した後に凝集する原料の微粒子が前記搬送ガスと
共に導入され且つ前記原料の微粒子を前記搬送ガスと分
離して回収する分離回収器とを備えたことを特徴とする
微粒子製造装置にかかるものである。

【０００８】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【０００９】本発明の微粒子製造方法においては、原料
を電磁浮遊させつつ加熱溶融させて蒸発させ、蒸発した
後に凝集する原料の微粒子を搬送ガスにより搬送して回
収するため、原料を坩堝等と全く接触させずに溶融させ
ることが可能となり、不純物を混入させずに微粒子の製
造を連続的に行える。

【００１０】又、本発明の微粒子製造装置においては、
高周波浮遊コイルに電流を流した状態で、原料を炉心管
内へ投入すると、原料の内部に、誘導電流が誘起され、
互いに反発し合う磁場が高周波浮遊コイルと原料との間
に形成され、該原料が浮遊して炉心管の内壁にぶつから
ずに保持され、前記原料は、炉心管内において電磁浮遊
しつつ、誘起される誘導電流により加熱溶融され、蒸発
して行き、ここで、搬送ガス供給装置から搬送ガスを炉
心管内へ送給すると、蒸発した後に凝集する原料の微粒
子が、前記搬送ガスにより炉心管内から分離回収器へ導
入され、該分離回収器において回収される。

【００１１】前記原料の電磁浮遊状態での加熱溶融が進
行し、該原料が全て蒸発し終わった後に、引続き、原料
からの微粒子の製造を行う場合には、前述と同様に、新
しい原料を炉心管内へ投入すれば、連続して原料から微
粒子を製造することが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００１３】図１及び図２は本発明を実施する形態の一
例であって、石英やセラミックス等で形成され且つ原料
１が原料投入台７から投入される炉心管８の外周部に、
投入された原料１を電磁浮遊させつつ加熱溶融させて蒸
発させるための高周波浮遊コイル９を配設し、前記炉心
管８の底部に、該炉心管８内での加熱溶融によって蒸発
した後に凝集する原料１の微粒子を搬送するための搬送
ガスを供給する搬送ガス供給装置１０を、搬送ガス供給
管１１を介して接続し、前記炉心管８の上部に、該炉心
管８内での加熱溶融によって蒸発した後に凝集する原料
１の微粒子が前記搬送ガスと共に導入され且つ前記原料
１の微粒子を前記搬送ガスと分離して回収する分離回収
器１２を、連絡管１３を介して接続したものである。

【００１４】前記高周波浮遊コイル９は、炉心管８の外
周部に所要方向（図の例では炉心管８の上方から見て反
時計回りとなる方向）に巻き回した下コイル９ａと、該
下コイル９ａより上方に反対方向（図の例では炉心管８
の上方から見て時計回りとなる方向）に巻き回した上コ
イル９ｂとから構成してあり、図２に示す如く、前記下
コイル９ａに電流Ｉを流すことにより、原料１の内部
に、前記下コイル９ａを流れる電流Ｉと反対方向の誘導
電流Ｉ’を誘起させ、互いに反発し合う磁場を下コイル
と原料１との間に形成し、該原料１を浮遊させると共
に、前記上コイル９ｂに下コイル９ａと反対方向の電流
Ｉ”を流すことにより、浮遊する原料１を上から押える
磁場を形成し、原料１が炉心管８の内壁にぶつからずに
炉心管８の略中心部に保持されるようにしてある。

【００１５】前記搬送ガス供給装置１０は、搬送ガスが
貯留されたタンク１０ａと、該タンク１０ａ内に貯留さ
れた搬送ガスを搬送ガス供給管１１を介して炉心管８内
へ送給するファン１０ｂとからなり、又、前記搬送ガス
としては、アルゴンやヘリウム等の不活性ガス、或いは
窒素や酸素等の反応ガスを用いることができる。

【００１６】前記分離回収器１２は、原料１の微粒子を
搬送してきた搬送ガスに遠心力を与えて原料１の微粒子
を分離捕集すると共に、搬送ガスを排気として排出する
サイクロン等の分離器１２ａと、該分離器１２ａで分離
した原料１の微粒子を回収する回収器１２ｂとを備えて
なる構成を有している。

【００１７】尚、図中、１４は炉心管８の上部に開閉自
在に取り付けられ、原料１の投入時に開かれる開閉蓋で
ある。

【００１８】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００１９】高周波浮遊コイル９の下コイル９ａと上コ
イル９ｂとにそれぞれ電流Ｉと電流Ｉ”とを流した状態
で、開閉蓋１４を開け、原料投入台７から原料１を炉心
管８内へ投入すると、原料１の内部に、前記下コイル９
ａを流れる電流Ｉと反対方向の誘導電流Ｉ’が誘起さ
れ、互いに反発し合う磁場が下コイル９ａと原料１との
間に形成され、該原料１が浮遊すると共に、前記上コイ
ル９ｂに下コイル９ａと反対方向の電流Ｉ”が流されて
いることにより、浮遊する原料１を上から押える磁場が
形成され、原料１が炉心管８の内壁にぶつからずに炉心
管８の略中心部に保持される。

【００２０】前記原料１は、炉心管８内において電磁浮
遊しつつ、誘起される誘導電流Ｉ’により加熱溶融さ
れ、蒸発していく。

【００２１】ここで、搬送ガス供給装置１０のタンク１
０ａ内に貯留された搬送ガス（アルゴンやヘリウム等の
不活性ガス）をファン１０ｂの作動により搬送ガス供給
管１１を介して炉心管８内へ送給すると、蒸発した後に
凝集する原料１の微粒子が、前記搬送ガスにより炉心管
８内から連絡管１３を介して分離回収器１２のサイクロ
ン等の分離器１２ａへ導入され、該分離器１２ａにおい
て、原料１の微粒子を搬送してきた搬送ガスに遠心力が
与えられて原料１の微粒子が分離捕集され、回収器１２
ｂに回収されると共に、原料１の微粒子が分離された搬
送ガスが排気として排出される。

【００２２】前記原料１の電磁浮遊状態での加熱溶融が
進行し、該原料１が全て蒸発し終わった後に、引続き、
原料１からの微粒子の製造を行う場合には、前述と同様
に、開閉蓋１４を開け、原料投入台７から新しい原料１
を炉心管８内へ投入すれば、連続して原料１から微粒子
を製造することが可能となる。

【００２３】尚、前記原料１としては、各種金属等のよ
うに電流が流れる導電性の材料であればどのようなもの
でもよいが、例えば、シリコンやゲルマニウム等の半導
体材料のように、室温では絶縁体であるが、溶融温度よ
り低い所定の温度（シリコンやゲルマニウム等の場合、
およそ７００〜８００［℃］程度）で導電性を有するよ
うになる材料の場合には、炉心管８内において先ず図示
していないマニピュレータ等により半導体材料からなる
原料１を支持した状態で、該原料１を図示していない集
光ランプ等によって前記溶融温度より低い所定の温度ま
で加熱すると、前記原料１は導電性を有するようになる
ため、ここで、高周波浮遊コイル９の下コイル９ａと上
コイル９ｂとにそれぞれ電流Ｉと電流Ｉ”とを流せば、
原料１の内部に、前記下コイル９ａを流れる電流Ｉと反
対方向の誘導電流Ｉ’が誘起され、互いに反発し合う磁
場が下コイルと原料１との間に形成され、該原料１が浮
遊し、且つ上コイル９ｂを流れる電流Ｉと反対方向の電
流Ｉ”により上方向にとび出すのが押えられ安定して炉
心管８の略中心部に保持される形となり、前記マニピュ
レータ等による支持は不要となり、前記原料１を、炉心
管８内において電磁浮遊させつつ、誘起される誘導電流
Ｉ’により加熱溶融させて蒸発させることができ、前述
と同様に、搬送ガス供給装置１０のタンク１０ａ内に貯
留された搬送ガスをファン１０ｂの作動により搬送ガス
供給管１１を介して炉心管８内へ送給することにより、
蒸発した後に凝集する原料１の微粒子を分離回収器１２
において分離回収することが可能となる。

【００２４】又、例えば、原料１としてアルミを用いる
と共に、搬送ガスとして酸素等の反応ガスを用いれば、
アルミナ等の化合物の微粒子を製造することも可能とな
る。

【００２５】一方、原料１の微粒子の粒径は、炉心管８
内部の圧力が低く且つ搬送ガスの流量が少ないほど、小
さくすることができ、これは、蒸発した原料１が凝集し
て微粒子となる際、炉心管８内部の圧力が低く且つ搬送
ガスの流量が少ないほど、炉心管８内部の気体に対して
蒸発した原料１が衝突する頻度が少なくなり、成長しに
くくなるためであり、こうした点を利用し、炉心管８内
部の圧力を図示していない真空ポンプによって適宜調節
すると共に、搬送ガスの流量を適宜調節することによ
り、微粒子の粒径を変えることも可能である。

【００２６】又、炉心管８の温度が上がりすぎるような
場合には、炉心管８を二重管として管と管の間に冷却水
を流すことにより、炉心管８を冷却するようにしてもよ
いことは言うまでもない。

【００２７】こうして、従来のように坩堝２内に原料１
を入れて溶融させる必要がなくなり、原料１に対して不
純物を混入させることなく、高純度の微粒子を連続的に
製造し得る。

【００２８】尚、本発明の微粒子製造方法及び装置は、
上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得るこ
とは勿論である。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の微粒子製
造方法及び装置によれば、原料に対して不純物を混入さ
せることなく、高純度の微粒子を連続的に製造し得ると
いう優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例の概要構成図であ
る。

【図２】本発明を実施する形態の一例における電磁浮遊
の概念図である。

【図３】従来例の概要構成図である。

【符号の説明】

１ 原料 ８ 炉心管 ９ 高周波浮遊コイル １０ 搬送ガス供給装置 １２ 分離回収器：

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料を電磁浮遊させつつ加熱溶融させて
   蒸発させ、蒸発した後に凝集する原料の微粒子を搬送ガ
   スにより搬送して回収することを特徴とする微粒子製造
   方法。
2. 【請求項２】 原料が投入され且つ該投入された原料を
   電磁浮遊させつつ加熱溶融させて蒸発させるための高周
   波浮遊コイルが外周部に配設された炉心管と、 該炉心管内での加熱溶融によって蒸発した後に凝集する
   原料の微粒子を搬送するための搬送ガスを供給する搬送
   ガス供給装置と、 前記炉心管内での加熱溶融によって蒸発した後に凝集す
   る原料の微粒子が前記搬送ガスと共に導入され且つ前記
   原料の微粒子を前記搬送ガスと分離して回収する分離回
   収器とを備えたことを特徴とする微粒子製造装置。