JPH108112A - 超微粒子の製造方法 - Google Patents
超微粒子の製造方法Info
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- JPH108112A JPH108112A JP15545196A JP15545196A JPH108112A JP H108112 A JPH108112 A JP H108112A JP 15545196 A JP15545196 A JP 15545196A JP 15545196 A JP15545196 A JP 15545196A JP H108112 A JPH108112 A JP H108112A
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Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高純度の超微粒子を得る方法を提供する。
【解決手段】 鉛直方向に軸芯を有し、かつ、上下に設
けた下部コイル部C1および上部コイル部C2に高周波
電流を互いに逆方向に流して周期的に変化する互いに逆
向きの磁場5を形成し、その磁場5内に被加熱物4を位
置させて前記被加熱物4に渦電流を誘発させ、渦電流に
基づいて被加熱物4に磁場5に対する反発力を発生させ
て下部コイル部C1と上部コイル部C2との間に被加熱
物4を浮遊させると共に、被加熱物4を溶融温度以上に
誘導加熱し、被加熱物4から発生した超微粒子を被加熱
物4に対して上方からの気流3によって搬送したのち回
収する。
けた下部コイル部C1および上部コイル部C2に高周波
電流を互いに逆方向に流して周期的に変化する互いに逆
向きの磁場5を形成し、その磁場5内に被加熱物4を位
置させて前記被加熱物4に渦電流を誘発させ、渦電流に
基づいて被加熱物4に磁場5に対する反発力を発生させ
て下部コイル部C1と上部コイル部C2との間に被加熱
物4を浮遊させると共に、被加熱物4を溶融温度以上に
誘導加熱し、被加熱物4から発生した超微粒子を被加熱
物4に対して上方からの気流3によって搬送したのち回
収する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被加熱物を浮遊さ
せた状態で加熱することによる超微粒子の製造方法に関
するものである。
せた状態で加熱することによる超微粒子の製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、金属等の微粒子を製造する場合に
は、アークプラズマあるいは抵抗加熱によって溶融させ
た金属に対して、窒素ガスあるいはアルゴンガスを吹き
つけて噴霧化させる所謂アトマイズ法が多く用いられて
いた。
は、アークプラズマあるいは抵抗加熱によって溶融させ
た金属に対して、窒素ガスあるいはアルゴンガスを吹き
つけて噴霧化させる所謂アトマイズ法が多く用いられて
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば、アー
クプラズマによる溶融を行う際には、タングステン電極
の一部が溶融金属の内部に混入することが多く、あるい
は、抵抗加熱による溶融を行う際には、溶融金属を保持
する容器等から不純物が混入したりすることが多かっ
た。特に、被加熱物が高温反応性金属や高融点金属であ
る場合には、タングステン電極あるいは容器がより過酷
な条件下におかれるため、上記のような不純物の混入機
会は高まることになる。また、上記アトマイズ法では、
溶融金属を噴霧ガスによって霧状化するものであるか
ら、得られる微粒子の粒径も数十〜数百μm程度のもの
に限られ、さらに微細な粒子を得ることは困難であっ
た。
クプラズマによる溶融を行う際には、タングステン電極
の一部が溶融金属の内部に混入することが多く、あるい
は、抵抗加熱による溶融を行う際には、溶融金属を保持
する容器等から不純物が混入したりすることが多かっ
た。特に、被加熱物が高温反応性金属や高融点金属であ
る場合には、タングステン電極あるいは容器がより過酷
な条件下におかれるため、上記のような不純物の混入機
会は高まることになる。また、上記アトマイズ法では、
溶融金属を噴霧ガスによって霧状化するものであるか
ら、得られる微粒子の粒径も数十〜数百μm程度のもの
に限られ、さらに微細な粒子を得ることは困難であっ
た。
【0004】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、高純度の超微粒子を得る方法を提供するこ
とにある。
点を解消し、高純度の超微粒子を得る方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の特徴手段を、図1に示した例を参考に説明す
る。 (特徴手段1)本発明に係る超微粒子の製造方法は、請
求項1に記載したごとく、鉛直方向に軸芯を有し、か
つ、上下に設けた下部コイル部C1および上部コイル部
C2に高周波電流を互いに逆方向に流して周期的に変化
する互いに逆向きの磁場5を形成し、その磁場5内に被
加熱物4を位置させて前記被加熱物4に渦電流を誘発さ
せ、前記渦電流に基づいて前記被加熱物4に前記磁場5
に対する反発力を発生させて前記下部コイル部C1と前
記上部コイル部C2との間に前記被加熱物4を浮遊させ
ると共に、前記被加熱物4を溶融温度以上に誘導加熱
し、前記被加熱物4から発生した超微粒子を前記被加熱
物4に対して上方からの気流3によって搬送したのち回
収する点に特徴を有する。 (作用・効果)本発明に係る超微粒子の製造方法によれ
ば、浮遊状態で被加熱物を取り扱うことができるから、
被加熱物と装置部材等とが接触することによる被加熱物
の汚染がなく、純度の高い超微粒子を得ることができ
る。
の本発明の特徴手段を、図1に示した例を参考に説明す
る。 (特徴手段1)本発明に係る超微粒子の製造方法は、請
求項1に記載したごとく、鉛直方向に軸芯を有し、か
つ、上下に設けた下部コイル部C1および上部コイル部
C2に高周波電流を互いに逆方向に流して周期的に変化
する互いに逆向きの磁場5を形成し、その磁場5内に被
加熱物4を位置させて前記被加熱物4に渦電流を誘発さ
せ、前記渦電流に基づいて前記被加熱物4に前記磁場5
に対する反発力を発生させて前記下部コイル部C1と前
記上部コイル部C2との間に前記被加熱物4を浮遊させ
ると共に、前記被加熱物4を溶融温度以上に誘導加熱
し、前記被加熱物4から発生した超微粒子を前記被加熱
物4に対して上方からの気流3によって搬送したのち回
収する点に特徴を有する。 (作用・効果)本発明に係る超微粒子の製造方法によれ
ば、浮遊状態で被加熱物を取り扱うことができるから、
被加熱物と装置部材等とが接触することによる被加熱物
の汚染がなく、純度の高い超微粒子を得ることができ
る。
【0006】(特徴手段2)本発明に係る超微粒子の製
造方法は、請求項2に記載したごとく、前記下部コイル
部C1および前記上部コイル部C2の軸芯X方向に沿う
状態に、これら両コイル部C1,C2の内方に筒部材2
を挿通配置して、当該筒部材2の内部に前記被加熱物4
の浮遊空間を形成して実施することもできる。 (作用・効果)本手段のごとく、筒部材を設けること
で、前記被加熱物から発生した微粒子が前記下部コイル
部および前記上部コイル部に直に付着するのを阻止で
き、これらコイルの巻線間における短絡を防止すること
ができる。また、発生した超微粒子が外部に飛散するこ
とがなくなるから、超微粒子の回収率を上げることがで
きる。さらには、浮遊している前記被加熱物に確実に前
記気流を当てることによって前記被加熱物を磁束密度の
高いコイルの高さ方向中央側に押し下げることができ、
前記被加熱物を効率的に加熱することができる。
造方法は、請求項2に記載したごとく、前記下部コイル
部C1および前記上部コイル部C2の軸芯X方向に沿う
状態に、これら両コイル部C1,C2の内方に筒部材2
を挿通配置して、当該筒部材2の内部に前記被加熱物4
の浮遊空間を形成して実施することもできる。 (作用・効果)本手段のごとく、筒部材を設けること
で、前記被加熱物から発生した微粒子が前記下部コイル
部および前記上部コイル部に直に付着するのを阻止で
き、これらコイルの巻線間における短絡を防止すること
ができる。また、発生した超微粒子が外部に飛散するこ
とがなくなるから、超微粒子の回収率を上げることがで
きる。さらには、浮遊している前記被加熱物に確実に前
記気流を当てることによって前記被加熱物を磁束密度の
高いコイルの高さ方向中央側に押し下げることができ、
前記被加熱物を効率的に加熱することができる。
【0007】(特徴手段3)本発明に係る超微粒子の製
造方法においては、請求項3に記載したごとく、前記上
方からの気流3を形成するのに、前記筒部材2の下方に
設けた吸引装置P1によって前記筒部材2の内部の気体
を吸引させて行うことができる。 (作用・効果)本手段であれば、前記筒部材の内部に前
記上方からの気流を発生させ得るだけでなく、前記筒部
材の内部を減圧することも可能となる。よって、前記被
加熱物からの前記超微粒子の発生を容易にし、前記超微
粒子の発生量を増加させることができる。
造方法においては、請求項3に記載したごとく、前記上
方からの気流3を形成するのに、前記筒部材2の下方に
設けた吸引装置P1によって前記筒部材2の内部の気体
を吸引させて行うことができる。 (作用・効果)本手段であれば、前記筒部材の内部に前
記上方からの気流を発生させ得るだけでなく、前記筒部
材の内部を減圧することも可能となる。よって、前記被
加熱物からの前記超微粒子の発生を容易にし、前記超微
粒子の発生量を増加させることができる。
【0008】(特徴手段4)本発明に係る超微粒子の製
造方法においては、請求項4に記載したごとく、オイル
中に前記気流3を通過させることにより、前記超微粒子
を前記オイル中で捕捉することができる。 (作用・効果)本手段のごとく、超微粒子の回収をオイ
ルを用いて行うものとすれば、回収する微粒子の大きさ
が特に細かい場合でも、超微粒子どうしの凝集を防止し
て、粒子が粗大化するのを阻止することができる。
造方法においては、請求項4に記載したごとく、オイル
中に前記気流3を通過させることにより、前記超微粒子
を前記オイル中で捕捉することができる。 (作用・効果)本手段のごとく、超微粒子の回収をオイ
ルを用いて行うものとすれば、回収する微粒子の大きさ
が特に細かい場合でも、超微粒子どうしの凝集を防止し
て、粒子が粗大化するのを阻止することができる。
【0009】尚、上記課題を解決するための手段の項
に、図面との対照を便利にするために符号を記すが、当
該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるもの
ではない。
に、図面との対照を便利にするために符号を記すが、当
該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるもの
ではない。
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【0010】(概要)本発明に係る超微粒子の製造方法
には、例えば、図1に示す装置を用いる。当該装置は、
被加熱物を浮遊させるためのコイルCと、当該コイルC
に高周波を発生させるための電源1、当該コイルCの内
部に挿通した筒部材2、当該筒部材2の内部に下向きの
気流3を発生させるためのガス供給手段Gおよび排気手
段P、さらに、超微粒子を回収する回収手段Aとから構
成してある。本発明の超微粒子製造方法は、被加熱物4
を浮遊させて他の容器等と接触させない状態とし、その
状態で加熱することで、前記被加熱物4の表面から超微
粒子を発生させるものである。前記被加熱物4を浮遊さ
せるためには、磁性的な反発力を利用する。つまり、前
記コイルCに高周波電流を加えて周期的に変化する磁場
5を発生させ、この磁場5によって前記被加熱物4の表
面に渦電流を誘導し、前記磁場5に対する反発力を生じ
させて浮遊させる。そして、これと同時に前記高周波電
流によって前記被加熱物4を誘導加熱し、当該被加熱物
4を融点以上の温度に加熱して、その表面から発生させ
た前記被加熱物4の蒸気を回収して超微粒子を得るもの
である。
には、例えば、図1に示す装置を用いる。当該装置は、
被加熱物を浮遊させるためのコイルCと、当該コイルC
に高周波を発生させるための電源1、当該コイルCの内
部に挿通した筒部材2、当該筒部材2の内部に下向きの
気流3を発生させるためのガス供給手段Gおよび排気手
段P、さらに、超微粒子を回収する回収手段Aとから構
成してある。本発明の超微粒子製造方法は、被加熱物4
を浮遊させて他の容器等と接触させない状態とし、その
状態で加熱することで、前記被加熱物4の表面から超微
粒子を発生させるものである。前記被加熱物4を浮遊さ
せるためには、磁性的な反発力を利用する。つまり、前
記コイルCに高周波電流を加えて周期的に変化する磁場
5を発生させ、この磁場5によって前記被加熱物4の表
面に渦電流を誘導し、前記磁場5に対する反発力を生じ
させて浮遊させる。そして、これと同時に前記高周波電
流によって前記被加熱物4を誘導加熱し、当該被加熱物
4を融点以上の温度に加熱して、その表面から発生させ
た前記被加熱物4の蒸気を回収して超微粒子を得るもの
である。
【0011】(コイル)例えば、数グラムの鉄や銅を浮
遊させるために用いる最も標準的なコイルCの形状を図
2に示す。下側の四ターンは下部コイル部C1を構成
し、前記被加熱物4を浮遊させるための部分である。こ
れに対して上部の一ターンは上部コイル部C2を構成
し、逆に、前記被加熱物4を下方に押し下げるための部
分である。通常、前記上部コイル部C2は、前記下部コ
イル部C1に係る螺旋の進行方向に対して、逆向きに進
行する螺旋を有する。高周波電流を加える前記コイルC
は、熱伝導率の良い銅製あるいは銀製の直径3〜5mm
程度のパイプ材料を用いる。中空材料を用いるのは、当
該コイルCの焼損を防止すべく、冷却水循環装置6によ
って内部に冷却水を循環させるためである。前記被加熱
物4を安定的に浮遊させるためのコイルCの形状・寸法
は、発振周波数、出力、被加熱物4の導電性、被加熱物
4の質量・サイズ等により異なるが、一般的には、図
3、図4、図5に示すごとく大きく三種類の形状に分類
できる。図3のコイルCは、図2に示したコイルCの模
式図であり、最も標準的なコイルCを示している。これ
に対して、軽量の被加熱物4を浮遊させるためには、図
4に示すごとく、前記上部コイル部C2の巻き数を増や
したコイルCを使用する。つまり、軽量の被加熱物4
は、発生した磁場5から飛び出し易いためにそれを防止
するためである。一方、前記被加熱物4の質量が大きい
場合には、図5に示すごとく、前記下部コイル部C1の
高さ方向中央位置におけるコイルの巻き径を大きくした
ものを用いる。つまり、前記被加熱物4の浮遊位置にお
ける磁束密度を高めるべく、前記下部コイル部C1の上
端部分に発生する磁力線の方向を前記下部コイル部C1
の軸芯X側に傾けるように構成するのである。
遊させるために用いる最も標準的なコイルCの形状を図
2に示す。下側の四ターンは下部コイル部C1を構成
し、前記被加熱物4を浮遊させるための部分である。こ
れに対して上部の一ターンは上部コイル部C2を構成
し、逆に、前記被加熱物4を下方に押し下げるための部
分である。通常、前記上部コイル部C2は、前記下部コ
イル部C1に係る螺旋の進行方向に対して、逆向きに進
行する螺旋を有する。高周波電流を加える前記コイルC
は、熱伝導率の良い銅製あるいは銀製の直径3〜5mm
程度のパイプ材料を用いる。中空材料を用いるのは、当
該コイルCの焼損を防止すべく、冷却水循環装置6によ
って内部に冷却水を循環させるためである。前記被加熱
物4を安定的に浮遊させるためのコイルCの形状・寸法
は、発振周波数、出力、被加熱物4の導電性、被加熱物
4の質量・サイズ等により異なるが、一般的には、図
3、図4、図5に示すごとく大きく三種類の形状に分類
できる。図3のコイルCは、図2に示したコイルCの模
式図であり、最も標準的なコイルCを示している。これ
に対して、軽量の被加熱物4を浮遊させるためには、図
4に示すごとく、前記上部コイル部C2の巻き数を増や
したコイルCを使用する。つまり、軽量の被加熱物4
は、発生した磁場5から飛び出し易いためにそれを防止
するためである。一方、前記被加熱物4の質量が大きい
場合には、図5に示すごとく、前記下部コイル部C1の
高さ方向中央位置におけるコイルの巻き径を大きくした
ものを用いる。つまり、前記被加熱物4の浮遊位置にお
ける磁束密度を高めるべく、前記下部コイル部C1の上
端部分に発生する磁力線の方向を前記下部コイル部C1
の軸芯X側に傾けるように構成するのである。
【0012】前記被加熱物4を浮遊させるために必要な
高周波はおおよそ以下のように決定することができる。
コイルC内の電導性材料に働く電磁力Fは、一般に次式
で表される。 F∝(μ/ρf)1/2×P/S (kg/cm2) ──── (I) μ:比透磁率、 ρ:抵抗率(Ω・cm)、
f:周波数(Hz) P:入力(kW)、 S:コイルに対面する材料の表面
積(cm2 ) (I)式から明らかなごとく、周波数fが高くなると電
磁力(浮遊力)は小さくなる。通常、数グラム程度の被
加熱物4を浮遊させるためには、100〜450kHz
程度の周波数を用いると良い。一方、前記被加熱物4の
表面に誘導される渦電流による発熱は次式で表される。 Q∝H2 μfF(d/p) (W/cm3) ──── (II) Q:単位体積当たりの発熱量、 μ:比透磁率、
f:周波数(Hz) H:最大磁化率(コイル電流とコイル1cm当たりの巻
数に比例する) F(d/p):被加熱物の直径dと加熱深度pとのベッ
セル関数 (II)式から明らかなごとく、発熱量Qは周波数fに比
例する。さらに、関数Fにおける加熱深度pは周波数f
に反比例するから、関数Fは、周波数fに比例すること
となり、双方の関係より、周波数fが高くなるほど発熱
量Qは増大することとなる。ただし、周波数fが過大と
なると、表皮効果により前記被加熱物4の表面温度と内
部温度との差が大きくなり、発生する微粒子の粒径が不
均一になるなどの不都合が生じる。前記被加熱物4の直
径が10mm程度以下の場合には、300〜500kH
z程度の周波数とするのが好ましい。以上の結果より、
数グラム程度の前記被加熱物4を浮遊させるためには、
300〜450kHz程度の周波数を用いると良いこと
がわかる。
高周波はおおよそ以下のように決定することができる。
コイルC内の電導性材料に働く電磁力Fは、一般に次式
で表される。 F∝(μ/ρf)1/2×P/S (kg/cm2) ──── (I) μ:比透磁率、 ρ:抵抗率(Ω・cm)、
f:周波数(Hz) P:入力(kW)、 S:コイルに対面する材料の表面
積(cm2 ) (I)式から明らかなごとく、周波数fが高くなると電
磁力(浮遊力)は小さくなる。通常、数グラム程度の被
加熱物4を浮遊させるためには、100〜450kHz
程度の周波数を用いると良い。一方、前記被加熱物4の
表面に誘導される渦電流による発熱は次式で表される。 Q∝H2 μfF(d/p) (W/cm3) ──── (II) Q:単位体積当たりの発熱量、 μ:比透磁率、
f:周波数(Hz) H:最大磁化率(コイル電流とコイル1cm当たりの巻
数に比例する) F(d/p):被加熱物の直径dと加熱深度pとのベッ
セル関数 (II)式から明らかなごとく、発熱量Qは周波数fに比
例する。さらに、関数Fにおける加熱深度pは周波数f
に反比例するから、関数Fは、周波数fに比例すること
となり、双方の関係より、周波数fが高くなるほど発熱
量Qは増大することとなる。ただし、周波数fが過大と
なると、表皮効果により前記被加熱物4の表面温度と内
部温度との差が大きくなり、発生する微粒子の粒径が不
均一になるなどの不都合が生じる。前記被加熱物4の直
径が10mm程度以下の場合には、300〜500kH
z程度の周波数とするのが好ましい。以上の結果より、
数グラム程度の前記被加熱物4を浮遊させるためには、
300〜450kHz程度の周波数を用いると良いこと
がわかる。
【0013】(高周波発生装置)高周波誘導により前記
被加熱物4を加熱・溶融させる場合、周波数が高いほど
その表面に高周波電流が誘起され、前記被加熱物4の表
面と内部とでは温度差が生じる。そして、この温度差
は、周波数が高いほどその表皮効果により大きくなる。
表面温度と内部温度との差が大きくなると、内外での対
流が激しくなって、前記被加熱物4の表面から発生する
微粒子のサイズが不均一になると考えられ、しかも、全
体として発生粒子が大径化すると予測できる。そこで、
前記被加熱物4の内部まで効果的に加熱することが必要
となるが、そのためには周波数の低い電流を加えるのが
よく、しかも、微小な粒子を得るためには、前記被加熱
物4の溶融温度以上であって、できるだけ低温であるの
が好ましい。つまり、前記被加熱物4の表面から飛び出
す微粒子の数が少ないほど、微粒子どうしが凝集する機
会を減らすことができるからである。しかしながら、超
微粒子の回収率を高めるためには、前記被加熱物4をあ
る程度の高温に維持する必要があるから、保持温度は適
宜設定すると良い。
被加熱物4を加熱・溶融させる場合、周波数が高いほど
その表面に高周波電流が誘起され、前記被加熱物4の表
面と内部とでは温度差が生じる。そして、この温度差
は、周波数が高いほどその表皮効果により大きくなる。
表面温度と内部温度との差が大きくなると、内外での対
流が激しくなって、前記被加熱物4の表面から発生する
微粒子のサイズが不均一になると考えられ、しかも、全
体として発生粒子が大径化すると予測できる。そこで、
前記被加熱物4の内部まで効果的に加熱することが必要
となるが、そのためには周波数の低い電流を加えるのが
よく、しかも、微小な粒子を得るためには、前記被加熱
物4の溶融温度以上であって、できるだけ低温であるの
が好ましい。つまり、前記被加熱物4の表面から飛び出
す微粒子の数が少ないほど、微粒子どうしが凝集する機
会を減らすことができるからである。しかしながら、超
微粒子の回収率を高めるためには、前記被加熱物4をあ
る程度の高温に維持する必要があるから、保持温度は適
宜設定すると良い。
【0014】前記被加熱物4を浮遊させる際には、前記
高周波発生電源1によって所定の出力の高周波を発生さ
せる。その後、非電導性のセラミックス等で構成した支
持台7に載置した前記被加熱物4を下方から前記コイル
Cの内部に挿入する。前記被加熱物4が浮遊したら、前
記支持台7を下降退避させる。前記被加熱物4が安定し
て浮遊するのを確認して、前記被加熱物4が所定の温度
に加熱されるよう高周波の出力を上げる。高周波の出力
は、溶融前と溶融後とでは、一般に溶融後の方が高出力
を必要とする。即ち、溶融前の導電率に比べて溶融後の
導電率が低下することが多いからである。
高周波発生電源1によって所定の出力の高周波を発生さ
せる。その後、非電導性のセラミックス等で構成した支
持台7に載置した前記被加熱物4を下方から前記コイル
Cの内部に挿入する。前記被加熱物4が浮遊したら、前
記支持台7を下降退避させる。前記被加熱物4が安定し
て浮遊するのを確認して、前記被加熱物4が所定の温度
に加熱されるよう高周波の出力を上げる。高周波の出力
は、溶融前と溶融後とでは、一般に溶融後の方が高出力
を必要とする。即ち、溶融前の導電率に比べて溶融後の
導電率が低下することが多いからである。
【0015】(筒部材)前記コイルCの内部には、例え
ば石英管などで構成した筒部材2を、前記コイルCの軸
芯Xの方向に沿って設ける。当該筒部材2により、前記
被加熱物4から発生した微粒子が前記コイルCに直に付
着するのを阻止するから、前記コイルCが短絡するのを
防止することができる。また、発生した超微粒子の回収
率を上げることができ、さらには、浮遊している前記被
加熱物4に確実に前記気流3を当てることによって前記
被加熱物4をコイルCに対する最適位置に保持すること
ができる。当該筒部材2の最下部には受け具8を設けて
いる。当該受け具8は、前記コイルCの運転を停止して
前記被加熱物4を落下させた際に、あるいは、浮遊中の
前記被加熱物4が誤って落下した際に、前記被加熱物4
を受け止めるためのものである。
ば石英管などで構成した筒部材2を、前記コイルCの軸
芯Xの方向に沿って設ける。当該筒部材2により、前記
被加熱物4から発生した微粒子が前記コイルCに直に付
着するのを阻止するから、前記コイルCが短絡するのを
防止することができる。また、発生した超微粒子の回収
率を上げることができ、さらには、浮遊している前記被
加熱物4に確実に前記気流3を当てることによって前記
被加熱物4をコイルCに対する最適位置に保持すること
ができる。当該筒部材2の最下部には受け具8を設けて
いる。当該受け具8は、前記コイルCの運転を停止して
前記被加熱物4を落下させた際に、あるいは、浮遊中の
前記被加熱物4が誤って落下した際に、前記被加熱物4
を受け止めるためのものである。
【0016】(被加熱物の測定)超微粒子の発生に伴っ
て前記被加熱物4の質量は漸減するから、所定時間毎に
新たな被加熱物4を補充する必要がある。また、微粒子
の発生量を適正化するために前記被加熱物4の加熱温度
を把握する必要もある。そのためには、図1に示すごと
く、前記筒部材2の頂上部に測定手段Sを設ける。当該
測定手段Sは、例えば、モニターカメラ9および赤外線
温度計10を用いると便利である。モニターカメラ9を
用いれば、浮遊している前記被加熱物4の直径を測定す
ることは容易であるし、赤外線温度計10を用いれば、
非接触で前記被加熱物4の表面温度を測定することがで
きる。また、図示は省略するが、各種の距離測定装置を
併設し、前記被加熱物4の質量減少に伴う浮遊高さの変
化を測定することで、高周波出力を自動制御することが
できる。
て前記被加熱物4の質量は漸減するから、所定時間毎に
新たな被加熱物4を補充する必要がある。また、微粒子
の発生量を適正化するために前記被加熱物4の加熱温度
を把握する必要もある。そのためには、図1に示すごと
く、前記筒部材2の頂上部に測定手段Sを設ける。当該
測定手段Sは、例えば、モニターカメラ9および赤外線
温度計10を用いると便利である。モニターカメラ9を
用いれば、浮遊している前記被加熱物4の直径を測定す
ることは容易であるし、赤外線温度計10を用いれば、
非接触で前記被加熱物4の表面温度を測定することがで
きる。また、図示は省略するが、各種の距離測定装置を
併設し、前記被加熱物4の質量減少に伴う浮遊高さの変
化を測定することで、高周波出力を自動制御することが
できる。
【0017】(筒部材内部の気流)前記筒部材2の内部
には、前記被加熱物4から前記回収手段Aに向けて流れ
る気流3を形成する必要がある。つまり、当該気流3
は、前記被加熱物4から発生した超微粒子を前記回収手
段Aまで搬送し、前記被加熱物4表面の酸化を防止して
健全な蒸気を連続的に発生する状態を維持させ、そし
て、浮遊している前記被加熱物4を上方から押し下げる
等の機能を有する。当該気流3は、例えば、アルゴン、
ヘリウム等の不活性ガスを用いて形成する。これらアル
ゴン等を、前記筒部材2の上方部から前記筒部材2の内
部に一定流量で供給することにより、前記気流3を形成
することができる。尚、市販のアルゴンガス中には、若
干の酸素等が混入しているので、前記被加熱物4の表面
の酸化を防止する意味で、例えば3%程度の水素ガスを
混入するとよい。ただし、前記筒部材2の内部には必ず
しも不活性ガスを流す必要はなく、単に前記排気手段P
によって真空状態に維持するものであってもよい。例え
ば、前記排気手段Pは、前記筒部材2の下部に真空ポン
プ等の吸引装置P1を設けて構成できる。この場合に
は、前記被加熱物4の表面から発生した微粒子が真空度
を低めるように作用するから、これら微粒子は前記排気
手段Pの方に向かって流れることとなる。よって、上記
不活性ガスを用いる場合と同様の手法で超微粒子を回収
することができる。前記気流3を発生させる場合には、
上述のごとく、前記筒部材2の上方部から各種の気体を
供給する方法と、前記筒部材2の下方部で前記筒部材2
の内部の気体を吸引する方法とがある。ただし、超微粒
子の発生量を増加させるために前記筒部材2の内部気圧
を低くしたい場合には後者の吸引が行えることが不可欠
である。よって、前記気流3を形成するための手段とし
ては、前記吸引装置P1を前記筒部材2の下方部に設け
るほうが、通常圧力状態および低圧力状態の何れをも現
出できて有利である。
には、前記被加熱物4から前記回収手段Aに向けて流れ
る気流3を形成する必要がある。つまり、当該気流3
は、前記被加熱物4から発生した超微粒子を前記回収手
段Aまで搬送し、前記被加熱物4表面の酸化を防止して
健全な蒸気を連続的に発生する状態を維持させ、そし
て、浮遊している前記被加熱物4を上方から押し下げる
等の機能を有する。当該気流3は、例えば、アルゴン、
ヘリウム等の不活性ガスを用いて形成する。これらアル
ゴン等を、前記筒部材2の上方部から前記筒部材2の内
部に一定流量で供給することにより、前記気流3を形成
することができる。尚、市販のアルゴンガス中には、若
干の酸素等が混入しているので、前記被加熱物4の表面
の酸化を防止する意味で、例えば3%程度の水素ガスを
混入するとよい。ただし、前記筒部材2の内部には必ず
しも不活性ガスを流す必要はなく、単に前記排気手段P
によって真空状態に維持するものであってもよい。例え
ば、前記排気手段Pは、前記筒部材2の下部に真空ポン
プ等の吸引装置P1を設けて構成できる。この場合に
は、前記被加熱物4の表面から発生した微粒子が真空度
を低めるように作用するから、これら微粒子は前記排気
手段Pの方に向かって流れることとなる。よって、上記
不活性ガスを用いる場合と同様の手法で超微粒子を回収
することができる。前記気流3を発生させる場合には、
上述のごとく、前記筒部材2の上方部から各種の気体を
供給する方法と、前記筒部材2の下方部で前記筒部材2
の内部の気体を吸引する方法とがある。ただし、超微粒
子の発生量を増加させるために前記筒部材2の内部気圧
を低くしたい場合には後者の吸引が行えることが不可欠
である。よって、前記気流3を形成するための手段とし
ては、前記吸引装置P1を前記筒部材2の下方部に設け
るほうが、通常圧力状態および低圧力状態の何れをも現
出できて有利である。
【0018】前記コイルCに発生する磁場5のうち最も
良好な加熱効果を発生させるのは、コイルCの軸芯Xに
沿った方向におけるコイルCの高さ中央位置である。一
般に、この位置の磁束密度が最も高いからである。しか
し、前記被加熱物4には、当該コイルCが発生させる磁
場5に対する反発力が作用しているから、通常は、コイ
ルCの高さ中央位置から上方に変位する。この結果、前
記被加熱物4の発熱効率が低下することとなる。そこ
で、下向きの前記気流3により前記被加熱物4を下方に
押し下げて、前記被加熱物4を磁束密度の高い位置に保
持するのである。前記気流3の流量は浮遊させる前記被
加熱物4の導電性や質量、前記筒部材2の内径などに応
じて適宜設定するが、例えば、数グラムの銅を内径約2
0mmの筒部材2内で1気圧下で浮遊させる場合には、
前記気流3をアルゴンガスを用いて形成する場合には、
200〜300cc/分程度のガス流量が適当である。
良好な加熱効果を発生させるのは、コイルCの軸芯Xに
沿った方向におけるコイルCの高さ中央位置である。一
般に、この位置の磁束密度が最も高いからである。しか
し、前記被加熱物4には、当該コイルCが発生させる磁
場5に対する反発力が作用しているから、通常は、コイ
ルCの高さ中央位置から上方に変位する。この結果、前
記被加熱物4の発熱効率が低下することとなる。そこ
で、下向きの前記気流3により前記被加熱物4を下方に
押し下げて、前記被加熱物4を磁束密度の高い位置に保
持するのである。前記気流3の流量は浮遊させる前記被
加熱物4の導電性や質量、前記筒部材2の内径などに応
じて適宜設定するが、例えば、数グラムの銅を内径約2
0mmの筒部材2内で1気圧下で浮遊させる場合には、
前記気流3をアルゴンガスを用いて形成する場合には、
200〜300cc/分程度のガス流量が適当である。
【0019】(被加熱物として適用可能な物質)本発明
に係る超微粒子の製造方法に適用可能な物質は、溶融状
態で導電性を有し、交流による磁場に対して渦電流を発
生させるものであれば何れの物質であってもよい。例え
ば、一般の金属は勿論のこと、シリコン、特定のセラミ
ックスであっても適用できる。一度に浮遊させ得る前記
被加熱物4の質量等は、使用するコイルCの性能などに
よって制限されるものの、超微粒子を連続して発生させ
るために新たに前記被加熱物4を追加供給することが可
能である。この場合には、追加する新たな被加熱物4を
前記支持台7に載置し、前記コイルCの下側から追加供
給する。これにより、既に浮遊して溶融している被加熱
物4に新たな未溶融の被加熱物4が付着し、その後全体
が溶融して一体となる。追加供給の際には、超微粒子の
発生状態を一定に保持すべく前記筒部材2の内部の気圧
あるいは前記気流3の速度等を一定に保持するのが好ま
しい。前記支持台7の詳細については、図示は省略する
が、例えば、前記筒部材2の内部において単に上下動す
る構成とすることができる。この場合には、前記支持台
7を簡便に構成できるが、前記筒部材2の内部を低圧に
保持したまま前記被加熱物4を追加供給するためには、
前記支持台7には、予め、複数の追加用被加熱物4を載
置しておく必要がある。また別の機構として、前記筒部
材2の下部に、独立減圧可能な補助の減圧室を有するロ
ードロック機構を付設しておいてもよい。この場合に
は、前記筒部材2の内部雰囲気を変化させることなく追
加用の前記被加熱物4をいつでも追加供給できて好都合
である。
に係る超微粒子の製造方法に適用可能な物質は、溶融状
態で導電性を有し、交流による磁場に対して渦電流を発
生させるものであれば何れの物質であってもよい。例え
ば、一般の金属は勿論のこと、シリコン、特定のセラミ
ックスであっても適用できる。一度に浮遊させ得る前記
被加熱物4の質量等は、使用するコイルCの性能などに
よって制限されるものの、超微粒子を連続して発生させ
るために新たに前記被加熱物4を追加供給することが可
能である。この場合には、追加する新たな被加熱物4を
前記支持台7に載置し、前記コイルCの下側から追加供
給する。これにより、既に浮遊して溶融している被加熱
物4に新たな未溶融の被加熱物4が付着し、その後全体
が溶融して一体となる。追加供給の際には、超微粒子の
発生状態を一定に保持すべく前記筒部材2の内部の気圧
あるいは前記気流3の速度等を一定に保持するのが好ま
しい。前記支持台7の詳細については、図示は省略する
が、例えば、前記筒部材2の内部において単に上下動す
る構成とすることができる。この場合には、前記支持台
7を簡便に構成できるが、前記筒部材2の内部を低圧に
保持したまま前記被加熱物4を追加供給するためには、
前記支持台7には、予め、複数の追加用被加熱物4を載
置しておく必要がある。また別の機構として、前記筒部
材2の下部に、独立減圧可能な補助の減圧室を有するロ
ードロック機構を付設しておいてもよい。この場合に
は、前記筒部材2の内部雰囲気を変化させることなく追
加用の前記被加熱物4をいつでも追加供給できて好都合
である。
【0020】(回収粉体)本発明の方法によっては、ナ
ノメーターオーダーの超微粒子を回収することができ
る。つまり、溶融した金属を単に霧状化する従来のアト
マイズ法とは異なり、本方法においては、溶融状態にあ
る前記被加熱物4の表面から分子レベルの超微粒子を発
生させるからである。発生する超微粒子のサイズは、前
記被加熱物4の温度が低いほど小さい。つまり、超微粒
子の発生量が少なく、一旦発生した微粒子どうしが凝集
する機会が少ないからである。逆に、温度が高い場合に
は、超微粒子どうしが凝縮する機会が増加するから、大
きな粒子を形成し易くなる。超微粒子の回収に際して
は、例えば、乾式のフィルターを用いてもよいし、オイ
ル中に回収するものであってもよい。ただし、回収する
微粒子の大きさが特に細かい本発明方法においては、超
微粒子同士の凝集を防止するためにオイル中で回収する
のが望ましい。
ノメーターオーダーの超微粒子を回収することができ
る。つまり、溶融した金属を単に霧状化する従来のアト
マイズ法とは異なり、本方法においては、溶融状態にあ
る前記被加熱物4の表面から分子レベルの超微粒子を発
生させるからである。発生する超微粒子のサイズは、前
記被加熱物4の温度が低いほど小さい。つまり、超微粒
子の発生量が少なく、一旦発生した微粒子どうしが凝集
する機会が少ないからである。逆に、温度が高い場合に
は、超微粒子どうしが凝縮する機会が増加するから、大
きな粒子を形成し易くなる。超微粒子の回収に際して
は、例えば、乾式のフィルターを用いてもよいし、オイ
ル中に回収するものであってもよい。ただし、回収する
微粒子の大きさが特に細かい本発明方法においては、超
微粒子同士の凝集を防止するためにオイル中で回収する
のが望ましい。
【0021】(実施例)高周波発生電源としては、出力
15kWの電源を用い、電圧7.5kV、電流1.25A
で、周波数300kHzの高周波を発生させた。前記被
加熱物4としては銅を用いた。サイズは、6mmφ×
2.2mm、重量0.56gのものを使用した。銅の主な
諸元は、密度8.93g/cm3 、融点1084℃、沸
点2580℃である。前記気流3は、3%の水素を混入
したアルゴンガスを流速200〜300cc/分で流し
て形成した。尚、水素を混入させたのは、アルゴンガス
中に含まれる酸素が銅中に混入した場合に、この酸素を
還元するためである。本条件により、数10nm〜2μ
m程度の略球形の超微粒子を得ることができた、この時
の超微粒子の発生速度は0.9g/時であった。
15kWの電源を用い、電圧7.5kV、電流1.25A
で、周波数300kHzの高周波を発生させた。前記被
加熱物4としては銅を用いた。サイズは、6mmφ×
2.2mm、重量0.56gのものを使用した。銅の主な
諸元は、密度8.93g/cm3 、融点1084℃、沸
点2580℃である。前記気流3は、3%の水素を混入
したアルゴンガスを流速200〜300cc/分で流し
て形成した。尚、水素を混入させたのは、アルゴンガス
中に含まれる酸素が銅中に混入した場合に、この酸素を
還元するためである。本条件により、数10nm〜2μ
m程度の略球形の超微粒子を得ることができた、この時
の超微粒子の発生速度は0.9g/時であった。
【0022】〔別実施形態〕 〈1〉 上記実施例では、単一のコイルCを用いて前記
被加熱物4を浮遊させ、加熱していたが、図6に示すご
とく、当該コイルCを浮遊用コイルCfとし、これとは
別に、加熱用コイルChを設けてもよい。これにより、
例えば、重い前記被加熱物4を浮遊させるために、浮遊
用コイルCfにはより低い周波数を有する電流を加え、
一方、前記被加熱物4の内部まで確実に加熱すべく加熱
用コイルChにはより高い周波数を有する電流を加える
など、対象とする前記被加熱物4の特性に応じて最適の
運転条件を設定することが可能となる。
被加熱物4を浮遊させ、加熱していたが、図6に示すご
とく、当該コイルCを浮遊用コイルCfとし、これとは
別に、加熱用コイルChを設けてもよい。これにより、
例えば、重い前記被加熱物4を浮遊させるために、浮遊
用コイルCfにはより低い周波数を有する電流を加え、
一方、前記被加熱物4の内部まで確実に加熱すべく加熱
用コイルChにはより高い周波数を有する電流を加える
など、対象とする前記被加熱物4の特性に応じて最適の
運転条件を設定することが可能となる。
【0023】〈2〉 前記コイルCを図7のごとく構成
すれば、同時に二個の前記被加熱物4を浮遊させること
ができる。つまり、前記上部コイル部C2のさらに上
に、これとは逆方向に螺旋の進行方向を有する別の第3
コイル部C3を設ける。二個の前記被加熱物4を同時に
浮遊させることにより、例えば、二種の金属微粒子から
なる混合微粒子を得ること等が可能になる。
すれば、同時に二個の前記被加熱物4を浮遊させること
ができる。つまり、前記上部コイル部C2のさらに上
に、これとは逆方向に螺旋の進行方向を有する別の第3
コイル部C3を設ける。二個の前記被加熱物4を同時に
浮遊させることにより、例えば、二種の金属微粒子から
なる混合微粒子を得ること等が可能になる。
【0024】〈3〉 前記被加熱物4を加熱する方法と
して、前記加熱用コイルChを用いるものの他、赤外線
を用いるもの、レーザー熱源を用いるもの、あるいは、
キャリアガス自体を高温にする等、各種の加熱用熱源を
用いることが可能である。
して、前記加熱用コイルChを用いるものの他、赤外線
を用いるもの、レーザー熱源を用いるもの、あるいは、
キャリアガス自体を高温にする等、各種の加熱用熱源を
用いることが可能である。
【0025】〈4〉 本発明の方法によれば、金属の酸
化物あるいは窒化物の超微粒子を形成することも可能で
ある。つまり、前記被加熱物4から発生した金属蒸気が
前記回収手段Aに至るまでの途中において、前記筒部材
2の内部に対して酸素ガスあるいは窒素ガスを別途供給
するようにすれば、酸化物あるいは窒化物の超微粒子を
得ることができる。
化物あるいは窒化物の超微粒子を形成することも可能で
ある。つまり、前記被加熱物4から発生した金属蒸気が
前記回収手段Aに至るまでの途中において、前記筒部材
2の内部に対して酸素ガスあるいは窒素ガスを別途供給
するようにすれば、酸化物あるいは窒化物の超微粒子を
得ることができる。
【図1】本発明に係る超微粒子の製造方法に用いる装置
の説明図
の説明図
【図2】通常のコイルの説明図
【図3】通常のコイルの縦断面図
【図4】小重量の被加熱物を加熱溶融する場合に用いる
コイルの縦断面図
コイルの縦断面図
【図5】大重量の被加熱物を加熱溶融する場合に用いる
コイルの縦断面図
コイルの縦断面図
【図6】加熱用コイルを用いた別実施形態に係る説明図
【図7】複数の被加熱物を浮遊させるための別実施形態
に係るコイルの説明図
に係るコイルの説明図
2 筒部材 3 気流 4 被加熱物 5 磁場 C1 下部コイル部 C2 上部コイル部 P1 吸引装置 X 上部コイル部の軸芯
Claims (4)
- 【請求項1】 鉛直方向に軸芯を有し、かつ、上下に設
けた下部コイル部および上部コイル部に高周波電流を互
いに逆方向に流して周期的に変化する互いに逆向きの磁
場を形成し、その磁場内に被加熱物を位置させて前記被
加熱物に渦電流を誘発させ、前記渦電流に基づいて前記
被加熱物に前記磁場に対する反発力を発生させて前記下
部コイル部と前記上部コイル部との間に前記被加熱物を
浮遊させると共に、 前記被加熱物を溶融温度以上に誘導加熱し、前記被加熱
物から発生した超微粒子を前記被加熱物に対して上方か
らの気流によって搬送したのち回収する超微粒子の製造
方法。 - 【請求項2】 前記下部コイル部および前記上部コイル
部の軸芯方向に沿う状態に、これら両コイル部の内方に
筒部材を挿通配置して、当該筒部材の内部に前記被加熱
物の浮遊空間を形成する請求項1に記載の超微粒子の製
造方法。 - 【請求項3】 前記上方からの気流の形成を、前記筒部
材の下方に設けた吸引装置が前記筒部材の内部の気体を
吸引することで行う請求項2に記載の超微粒子の製造方
法。 - 【請求項4】 超微粒子を回収するに、オイル中に前記
気流を通過させて前記オイル中に前記超微粒子を捕捉す
る請求項1から3の何れかに記載の超微粒子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15545196A JPH108112A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 超微粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15545196A JPH108112A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 超微粒子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH108112A true JPH108112A (ja) | 1998-01-13 |
Family
ID=15606338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15545196A Pending JPH108112A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 超微粒子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH108112A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4727005A (en) * | 1985-07-26 | 1988-02-23 | Sony Corporation | Magneto-optical recording medium having amorphous artificially layered structure of rare earth element and transition metal element |
| JP2003075078A (ja) * | 2001-09-03 | 2003-03-12 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 電磁浮遊炉の炉芯管汚れ防止装置 |
| JP2013510243A (ja) * | 2009-11-10 | 2013-03-21 | テクノロジアン テュトキムスケスクス ヴェーテーテー | ナノ粒子の製造方法およびナノ粒子の製造装置 |
-
1996
- 1996-06-17 JP JP15545196A patent/JPH108112A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4727005A (en) * | 1985-07-26 | 1988-02-23 | Sony Corporation | Magneto-optical recording medium having amorphous artificially layered structure of rare earth element and transition metal element |
| JP2003075078A (ja) * | 2001-09-03 | 2003-03-12 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 電磁浮遊炉の炉芯管汚れ防止装置 |
| JP2013510243A (ja) * | 2009-11-10 | 2013-03-21 | テクノロジアン テュトキムスケスクス ヴェーテーテー | ナノ粒子の製造方法およびナノ粒子の製造装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040224 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060914 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070125 |