JP2001280855A - 材料処理方法及び加熱炉 - Google Patents
材料処理方法及び加熱炉Info
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- JP2001280855A JP2001280855A JP2000094613A JP2000094613A JP2001280855A JP 2001280855 A JP2001280855 A JP 2001280855A JP 2000094613 A JP2000094613 A JP 2000094613A JP 2000094613 A JP2000094613 A JP 2000094613A JP 2001280855 A JP2001280855 A JP 2001280855A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、大型，任意形状の材料を空間に非接
触で保持し，高温加熱処理して、これまでにない大型高
品質電子材料，光学材料，超伝導材料などの作製を可能
にすることを目的としている。 【解決手段】本発明はノズルからガスを流出し，そのガ
ス圧で材料を非接触で空間に保持し，かつ流出するガス
を加熱し，その温度を制御することにより，浮遊のため
のガス圧で材料の高温・加熱処理を同時に行うことを可
能とした。また，ノズル形状を変えることにより，任意
の形状の材料を非接触で浮遊させることができ，さらに
ガス圧による浮遊機構は材料の物性値には依存しないた
め，磁性材料，誘電体，ガラスなど，あらゆる材料を同
一の機構で非接触で浮遊させることができる。
触で保持し，高温加熱処理して、これまでにない大型高
品質電子材料，光学材料，超伝導材料などの作製を可能
にすることを目的としている。 【解決手段】本発明はノズルからガスを流出し，そのガ
ス圧で材料を非接触で空間に保持し，かつ流出するガス
を加熱し，その温度を制御することにより，浮遊のため
のガス圧で材料の高温・加熱処理を同時に行うことを可
能とした。また，ノズル形状を変えることにより，任意
の形状の材料を非接触で浮遊させることができ，さらに
ガス圧による浮遊機構は材料の物性値には依存しないた
め，磁性材料，誘電体，ガラスなど，あらゆる材料を同
一の機構で非接触で浮遊させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，電子材料，光学材
料，超伝導材料などを作成する際に，るつぼなどを用い
ずに材料を非接触で空間に保持し，任意の形状で種々の
材料を高温処理し，不純物の影響のない高品質材料を作
製することができる非接触材料処理方法及び加熱炉に関
するものである。
料，超伝導材料などを作成する際に，るつぼなどを用い
ずに材料を非接触で空間に保持し，任意の形状で種々の
材料を高温処理し，不純物の影響のない高品質材料を作
製することができる非接触材料処理方法及び加熱炉に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来，この種の装置としては電磁浮遊
炉，静電浮遊炉，音波浮遊炉が知られている。これらの
装置では，電磁浮遊炉が誘導磁場を利用して重力効果を
相殺し，静電浮遊炉では静電気力を利用して重力効果を
相殺し，音波浮遊炉では音圧を利用して重力効果を相殺
している。さらに，いずれも材料を浮遊させるための磁
界発生機構，静電気力発生機構，音波発生機構の他に，
高温処理するための加熱機構を独立に備えている。その
ためこれらの装置は材料を非接触で浮遊し加熱できる利
点を有していた。
炉，静電浮遊炉，音波浮遊炉が知られている。これらの
装置では，電磁浮遊炉が誘導磁場を利用して重力効果を
相殺し，静電浮遊炉では静電気力を利用して重力効果を
相殺し，音波浮遊炉では音圧を利用して重力効果を相殺
している。さらに，いずれも材料を浮遊させるための磁
界発生機構，静電気力発生機構，音波発生機構の他に，
高温処理するための加熱機構を独立に備えている。その
ためこれらの装置は材料を非接触で浮遊し加熱できる利
点を有していた。
【０００３】しかしながら，上記従来の電磁浮遊炉，静
電浮遊炉，音波浮遊炉においては，浮遊機構と加熱機構
を別個に有しており，そのため装置構成が複雑になるだ
けでなく，浮遊のために加える外力により材料の物性値
が変化するため表面形状の任意制御ができないととも
に，加熱機構の相互作用により，浮遊材料の位置，高温
加熱処理の温度を精密に制御することができていない。
またいずれも大きな浮遊力を達成するには至っておら
ず，直径１０ｍｍ程度までの球状しか対応できない。さ
らに，材料の特性に応じて磁性材料では電磁浮遊炉，誘
電体では静電浮遊炉，ガラスなどでは音波浮遊炉と，浮
遊機構を使い分けなければならず，一つの加熱炉で異な
る材料を非接触で浮遊させ高温加熱処理することは不可
能であり，材料個々の電気的特性に応じて操作条件・処
理条件を数多くのパラメーターの中から試験的に抽出し
なければならない。
電浮遊炉，音波浮遊炉においては，浮遊機構と加熱機構
を別個に有しており，そのため装置構成が複雑になるだ
けでなく，浮遊のために加える外力により材料の物性値
が変化するため表面形状の任意制御ができないととも
に，加熱機構の相互作用により，浮遊材料の位置，高温
加熱処理の温度を精密に制御することができていない。
またいずれも大きな浮遊力を達成するには至っておら
ず，直径１０ｍｍ程度までの球状しか対応できない。さ
らに，材料の特性に応じて磁性材料では電磁浮遊炉，誘
電体では静電浮遊炉，ガラスなどでは音波浮遊炉と，浮
遊機構を使い分けなければならず，一つの加熱炉で異な
る材料を非接触で浮遊させ高温加熱処理することは不可
能であり，材料個々の電気的特性に応じて操作条件・処
理条件を数多くのパラメーターの中から試験的に抽出し
なければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点を解決するために、従来不可能であった大型，任意形
状の材料を空間に非接触で保持し，高温加熱処理して、
これまでにない大型高品質電子材料，光学材料，超伝導
材料などの作製を可能にすることを目的としている。ま
た、本発明は、ノズル形状を変化させることにより任意
の形状の材料を非接触で保持し，高温加熱処理すること
を目的としている。
点を解決するために、従来不可能であった大型，任意形
状の材料を空間に非接触で保持し，高温加熱処理して、
これまでにない大型高品質電子材料，光学材料，超伝導
材料などの作製を可能にすることを目的としている。ま
た、本発明は、ノズル形状を変化させることにより任意
の形状の材料を非接触で保持し，高温加熱処理すること
を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はノズルからガス
を流出し，そのガス圧で材料を非接触で空間に保持し，
かつ流出するガスを加熱し，その温度を制御することに
より，浮遊のためのガス圧で材料の高温・加熱処理を同
時に行うことを可能とした。また，ノズル形状を変える
ことにより，任意の形状の材料を非接触で浮遊させるこ
とができ，さらにガス圧による浮遊機構は材料の物性値
には依存しないため，磁性材料，誘電体，ガラスなど，
あらゆる材料を同一の機構で非接触で浮遊させることが
できる。また，ガスは単なる浮遊力を与えるものとして
利用し，加熱源としては，ガス自身を高温化するものの
ほかに，ガス流出ノズルにヒーターなどの加熱源を組み
込み，ノズルからの伝熱により材料を加熱する方法，材
料にレーザー・赤外線などのエネルギーを照射し，材料
を直接加熱する方法なども利用可能である。
を流出し，そのガス圧で材料を非接触で空間に保持し，
かつ流出するガスを加熱し，その温度を制御することに
より，浮遊のためのガス圧で材料の高温・加熱処理を同
時に行うことを可能とした。また，ノズル形状を変える
ことにより，任意の形状の材料を非接触で浮遊させるこ
とができ，さらにガス圧による浮遊機構は材料の物性値
には依存しないため，磁性材料，誘電体，ガラスなど，
あらゆる材料を同一の機構で非接触で浮遊させることが
できる。また，ガスは単なる浮遊力を与えるものとして
利用し，加熱源としては，ガス自身を高温化するものの
ほかに，ガス流出ノズルにヒーターなどの加熱源を組み
込み，ノズルからの伝熱により材料を加熱する方法，材
料にレーザー・赤外線などのエネルギーを照射し，材料
を直接加熱する方法なども利用可能である。
【０００６】これによって、本発明によれば，ノズルか
らガスを吹き出すことにより，そのガス圧を利用して材
料を非接触で空間に保持することから，ノズルの形状を
変化させることにより任意の形状，大きさの材料を空間
に保持することができる。また浮遊機構として利用する
ガスを加熱し，その熱を利用して材料を高温加熱処理す
ることから，浮遊機構と加熱機構は同一であり，装置構
成も単純化され，ガス圧により浮遊機構は材料の物性に
依存しないため，磁性材料，誘電体，ガラスなど，あら
ゆる材料を一つの装置で非接触で空間に浮遊し，高温加
熱処理することができる。
らガスを吹き出すことにより，そのガス圧を利用して材
料を非接触で空間に保持することから，ノズルの形状を
変化させることにより任意の形状，大きさの材料を空間
に保持することができる。また浮遊機構として利用する
ガスを加熱し，その熱を利用して材料を高温加熱処理す
ることから，浮遊機構と加熱機構は同一であり，装置構
成も単純化され，ガス圧により浮遊機構は材料の物性に
依存しないため，磁性材料，誘電体，ガラスなど，あら
ゆる材料を一つの装置で非接触で空間に浮遊し，高温加
熱処理することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、具体例に基づき
説明する。図１は、本発明の非接触材料処理の第１の例
を説明するための概念図であり、側面から見た断面図で
ある。材料の底部中央において、ノズルからガスを流出
し，そのガス圧で材料を非接触で空間に保持している。
ノズルは、下からガスを流出させる１つの孔を有し、か
つその上面は平面状に構成している。この平面状の上面
と、非接触処理される材料との間隔は、通常わずかなも
のであり、例えば、重さ２５Ｋｇ、直径１００ｍｍの円
柱状の材料に対して、ノズルから約１Ｎ／ｍ２ の圧力
のガスを流出させることで、数十μm浮遊させることが
できる。このように、ごくわずかだけ浮遊させればよい
ので、ガス流量は極少量で十分である。
説明する。図１は、本発明の非接触材料処理の第１の例
を説明するための概念図であり、側面から見た断面図で
ある。材料の底部中央において、ノズルからガスを流出
し，そのガス圧で材料を非接触で空間に保持している。
ノズルは、下からガスを流出させる１つの孔を有し、か
つその上面は平面状に構成している。この平面状の上面
と、非接触処理される材料との間隔は、通常わずかなも
のであり、例えば、重さ２５Ｋｇ、直径１００ｍｍの円
柱状の材料に対して、ノズルから約１Ｎ／ｍ２ の圧力
のガスを流出させることで、数十μm浮遊させることが
できる。このように、ごくわずかだけ浮遊させればよい
ので、ガス流量は極少量で十分である。
【０００８】図２は、本発明の非接触材料処理の第２の
例を説明するための概念図である。例示の場合、流出す
るガスを予め加熱し，その温度を制御することにより，
浮遊のためのガス圧で材料の高温・加熱処理を同時に行
うことが可能となる。このガスの加熱は、例えば、図示
したように、ノズルより流出させる前に、ガス配管にヒ
ーターを巻いて予め加熱することにより行うことができ
る。
例を説明するための概念図である。例示の場合、流出す
るガスを予め加熱し，その温度を制御することにより，
浮遊のためのガス圧で材料の高温・加熱処理を同時に行
うことが可能となる。このガスの加熱は、例えば、図示
したように、ノズルより流出させる前に、ガス配管にヒ
ーターを巻いて予め加熱することにより行うことができ
る。
【０００９】図３は、本発明の非接触材料処理の第３の
例を説明するための概念図である。図２の例と同様に、
ヒーターを用いて加熱するものであるが、この場合のヒ
ーターは、ノズルに埋め込まれてノズルを加熱すること
により、流出するガスを加熱すると同時に、ノズルより
の放射熱により、処理されるべき材料も加熱することが
できる。
例を説明するための概念図である。図２の例と同様に、
ヒーターを用いて加熱するものであるが、この場合のヒ
ーターは、ノズルに埋め込まれてノズルを加熱すること
により、流出するガスを加熱すると同時に、ノズルより
の放射熱により、処理されるべき材料も加熱することが
できる。
【００１０】図４は、本発明の非接触材料処理の第４の
例を説明するための概念図である。加熱源としては，前
述したように、ヒーターなどの加熱源を組み込む以外
に、材料にレーザー或いは赤外線などのエネルギーを照
射し，材料を直接加熱することも可能である。
例を説明するための概念図である。加熱源としては，前
述したように、ヒーターなどの加熱源を組み込む以外
に、材料にレーザー或いは赤外線などのエネルギーを照
射し，材料を直接加熱することも可能である。
【００１１】図５は、本発明の非接触材料処理の第５の
例を説明するための概念図であり、２つの図は、長方形
材料及び球状材料をそれぞれ上から見た図である。前述
の例と同様に、材料浮遊のためのガスを下から流出させ
る（図示せず）と同時に、図示したように、材料周囲か
らも、ガス圧を加えて、材料の横方向の支持を確実にす
るものである。図中、複数の小さな円は、材料周囲から
材料方向に向いた個々のノズル孔を表している。また、
ノズルの形状を変えることで、図５の下側の図に示すよ
うに、球状の材料処理を可能にするだけでなく、任意の
形状の材料処理が可能となる。
例を説明するための概念図であり、２つの図は、長方形
材料及び球状材料をそれぞれ上から見た図である。前述
の例と同様に、材料浮遊のためのガスを下から流出させ
る（図示せず）と同時に、図示したように、材料周囲か
らも、ガス圧を加えて、材料の横方向の支持を確実にす
るものである。図中、複数の小さな円は、材料周囲から
材料方向に向いた個々のノズル孔を表している。また、
ノズルの形状を変えることで、図５の下側の図に示すよ
うに、球状の材料処理を可能にするだけでなく、任意の
形状の材料処理が可能となる。
【００１２】図６は、本発明の非接触材料処理の第６の
例を説明するための概念図である。図中上側に側面から
見た断面図を、そして下側に、ノズルを上から見た３つ
の図を示している。図示したように、材料浮遊のための
ノズル孔を、複数設けたものであるが、この複数のノズ
ル孔は、下側の３つの図に示すように、格子状に配置す
ること、円周状に配置すること等の任意の形状に配置す
ることができる。これによって、ノズル孔を適切に配置
することにより、任意形状の材料を非接触で浮遊させ
て、処理することが可能となる。また、図示したよう
に、ガス排出用の溝を設けることができる。このような
構成において、ノズルに温度分布を持たせることで、材
料自身に温度分布をつけることが可能となる。ガス流量
は小さく、静圧で浮遊させるため、外乱が小さくなり、
大型材料も浮遊可能となる。
例を説明するための概念図である。図中上側に側面から
見た断面図を、そして下側に、ノズルを上から見た３つ
の図を示している。図示したように、材料浮遊のための
ノズル孔を、複数設けたものであるが、この複数のノズ
ル孔は、下側の３つの図に示すように、格子状に配置す
ること、円周状に配置すること等の任意の形状に配置す
ることができる。これによって、ノズル孔を適切に配置
することにより、任意形状の材料を非接触で浮遊させ
て、処理することが可能となる。また、図示したよう
に、ガス排出用の溝を設けることができる。このような
構成において、ノズルに温度分布を持たせることで、材
料自身に温度分布をつけることが可能となる。ガス流量
は小さく、静圧で浮遊させるため、外乱が小さくなり、
大型材料も浮遊可能となる。
【００１３】図７は、本発明の非接触材料処理の第７の
例を説明するための概念図である。図示したように、多
孔質体の上に、選択的なコーティング、或いは目づまり
を行うことにより、パターンマスクを作り、パターンマ
スク上に処理すべき材料を浮遊させる。下から多孔質体
に導入されたガスは、選択的なコーティング部を避けて
通り、材料下面との間の空間に流れる。多孔質体を通し
てガスを流出し，多孔質体上で固体を浮遊保持する技術
を、例示するように、加熱処理されるべき材料の浮遊に
適用することにより、単なる浮遊保持のみでなく，流出
するガス自身を加熱する等して保持される材料を高温状
態に維持することが可能となる。
例を説明するための概念図である。図示したように、多
孔質体の上に、選択的なコーティング、或いは目づまり
を行うことにより、パターンマスクを作り、パターンマ
スク上に処理すべき材料を浮遊させる。下から多孔質体
に導入されたガスは、選択的なコーティング部を避けて
通り、材料下面との間の空間に流れる。多孔質体を通し
てガスを流出し，多孔質体上で固体を浮遊保持する技術
を、例示するように、加熱処理されるべき材料の浮遊に
適用することにより、単なる浮遊保持のみでなく，流出
するガス自身を加熱する等して保持される材料を高温状
態に維持することが可能となる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば，従来不可能であった大
型，任意形状の材料を空間に非接触で保持し，高温加熱
処理することができることから，これまでにない大型高
品質電子材料，光学材料，超伝導材料などの作製が可能
となる。また，これまでは小さな球状材料しか処理でき
なかったが，ノズル形状を変化させることにより任意の
形状の材料を非接触で保持し，高温加熱処理することが
可能となる。
型，任意形状の材料を空間に非接触で保持し，高温加熱
処理することができることから，これまでにない大型高
品質電子材料，光学材料，超伝導材料などの作製が可能
となる。また，これまでは小さな球状材料しか処理でき
なかったが，ノズル形状を変化させることにより任意の
形状の材料を非接触で保持し，高温加熱処理することが
可能となる。
【図１】本発明の非接触材料処理の第１の例を説明する
ための概念図である。
ための概念図である。
【図２】本発明の非接触材料処理の第２の例を説明する
ための概念図である。
ための概念図である。
【図３】本発明の非接触材料処理の第３の例を説明する
ための概念図である。
ための概念図である。
【図４】本発明の非接触材料処理の第４の例を説明する
ための概念図である。
ための概念図である。
【図５】本発明の非接触材料処理の第５の例を説明する
ための概念図である。
ための概念図である。
【図６】本発明の非接触材料処理の第６の例を説明する
ための概念図である。
ための概念図である。
【図７】本発明の非接触材料処理の第７の例を説明する
ための概念図である。
ための概念図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K034 AA10 AA19 DB02 4K055 AA05 NA00 4K063 AA05 BA06 BA12 CA07 DA14 DA21 DA32 DA33 FA02
Claims (6)
- 【請求項１】 材料を高温処理する材料処理方法におい
て、 材料下面にガスを流出させ、該ガスのガス圧を利用して
任意の形状の材料を非接触で空間に保持し，かつ保持用
ガスを高温に加熱することにより，保持用ガスの熱を利
用して材料を高温加熱処理する材料処理方法。 - 【請求項２】 前記保持用ガスの高温加熱は、ガス導入
部材に加熱源を設置し，その熱により材料を高温加熱処
理する請求項１に記載の材料処理方法。 - 【請求項３】 材料を高温処理する材料処理方法におい
て、 材料下面にガスを流出させ、該ガスのガス圧を利用して
任意の形状の材料を非接触で空間に保持し，かつ材料に
外部からエネルギーを照射して，そのエネルギーにより
材料を高温加熱処理する材料処理方法。 - 【請求項４】 材料を高温処理する加熱炉において、 材料下面にガスを流出させ、該ガスのガス圧を利用して
任意の形状の材料を非接触で空間に保持する手段と、 保持用ガスを高温に加熱することにより，保持用ガスの
熱を利用して材料を高温加熱処理する手段と、 から成る加熱炉。 - 【請求項５】 前記保持用ガスの高温加熱は、ガス導入
部材に加熱源を設置し，その熱により材料を高温加熱処
理する請求項４に記載の加熱炉。 - 【請求項６】 材料を高温処理する加熱炉において、 材料下面にガスを流出させ、該ガスのガス圧を利用して
任意の形状の材料を非接触で空間に保持する手段と、 材料に外部からエネルギーを照射して，そのエネルギー
により材料を高温加熱処理する手段と、 から成る加熱炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000094613A JP2001280855A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 材料処理方法及び加熱炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000094613A JP2001280855A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 材料処理方法及び加熱炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001280855A true JP2001280855A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=18609639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000094613A Pending JP2001280855A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 材料処理方法及び加熱炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001280855A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006505947A (ja) * | 2002-11-05 | 2006-02-16 | ウェーハマスターズ・インコーポレイテッド | 強制対流利用型の急速加熱炉 |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000094613A patent/JP2001280855A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006505947A (ja) * | 2002-11-05 | 2006-02-16 | ウェーハマスターズ・インコーポレイテッド | 強制対流利用型の急速加熱炉 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040120 |