JP2008273787A - Nozzle for discharging molten material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶融ガラス等の溶融物を流出させ、球状、または、楕円球状もしくは扁平球状等の略球状の成形体を成形するための溶融物流出ノズルに関する。特に好ましくは、DVD、CD、光磁気ディスク(MO)等の光ピックアップレンズ、カメラ付き携帯電話用のレンズ、光通信用レンズや光学機器等に用いられるレンズやプリズム等の光学素子またはこれらの光学素子を精密プレスにより得るためのプリフォーム材、あるいは、半導体装置等におけるマイクロソルダリングに用いられるはんだボール等の微細金属球として用いるための微小な球状粒を成形するための溶融物流出ノズルに関するものである。 The present invention relates to a melt outflow nozzle for causing a melt such as molten glass to flow out to form a spherical or oval or flat spherical shaped body. Particularly preferably, optical elements such as optical pickup lenses such as DVD, CD and magneto-optical disk (MO), lenses for mobile phones with cameras, lenses for optical communication, optical devices, etc., or optical elements thereof. Concerning a melt outflow nozzle for forming fine spherical particles for use as a preform material for obtaining elements by precision press or as fine metal balls such as solder balls used for micro soldering in semiconductor devices, etc. It is.
近年、マイクロエンジニアリングの発展に伴い、マイクロレンズ等の微小光学素子から構成される微小光学系の設計・製造技術の開発が行われている。特に、光通信システムの実用化が検討され始めた頃から、DVD、CD、光磁気ディスク(MO)等の光ピックアップレンズ、カメラ付き携帯電話用のレンズ、光通信用レンズや光学機器等に用いられるレンズやプリズム等の光学素子や光ファイバや半導体レーザの結像素子として、マイクロレンズが広く採用されはじめ、実用化されるに至っている。 In recent years, along with the development of micro engineering, development of design / manufacturing technology of a micro optical system composed of micro optical elements such as micro lenses has been performed. In particular, since practical application of optical communication systems began to be studied, optical pickup lenses such as DVDs, CDs, magneto-optical disks (MO), etc., lenses for camera-equipped mobile phones, optical communication lenses, optical devices, etc. As an optical element such as a lens or a prism, or an imaging element for an optical fiber or a semiconductor laser, a microlens has begun to be widely adopted and put into practical use.
一方、コンパクトディスクやDVDの普及に伴い、そのピックアップに用いるレンズや、ビデオカメラ用レンズ等は、その外径が小さいにも関わらず、高精度な光学性能が要求される。 On the other hand, with the widespread use of compact discs and DVDs, lenses used for pickups, video camera lenses, and the like are required to have high-precision optical performance despite their small outer diameters.
これらの製品をガラスから加工するのに、従来は、研磨により直接ガラスを球面加工する等していたが、コストがかかり、加工にも時間を要した。 In order to process these products from glass, conventionally, the glass has been directly processed into a spherical surface by polishing, but it is costly and takes time.
また、半導体装置等で行われるマイクロソルダリング用のはんだボール、マイクロマシン等に用いられる微細ボールベアリング用のボール等、非常に多くの分野で狭い粒度分布と高い真球度が要求される微細金属球のニーズが高まっている。さらに、太陽電池等の分野においてシリコン球状体をはじめとした半導体球が用いられている。 Also, fine metal spheres that require narrow particle size distribution and high sphericity in many fields, such as solder balls for micro soldering performed in semiconductor devices, balls for fine ball bearings used in micro machines, etc. Needs are growing. Furthermore, semiconductor spheres such as silicon spheres are used in the field of solar cells and the like.
そこで、ガラス製のこれらの素子や微小金属球や半導体球を高精度に、かつ、安価で大量に生産する方法が検討されてきた(例えば、特許文献1)。 Therefore, a method for producing these glass-made elements, fine metal spheres, and semiconductor spheres with high accuracy at low cost and in large quantities has been studied (for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示された方法は、溶融ガラスに振動を付与しながらオリフィスより溶融ガラスを気相中に排出してガラス滴を形成し、該ガラス滴を落下させながら凝固させて微小の球状粒を製造するものである。このような微小の球状粒を製造するに当たっては、坩堝内のガラスを溶融して清澄化する際に溶融ガラスの流出パイプの内部やノズル先端の内部でガラスを固化させておき、球状粒の成形を開始する際に流出パイプを昇温し、ノズル先端の内部で固化しているガラスをバーナー等で加熱して溶融ガラスの流出を開始するのが一般的である。しかしながら、溶融ガラスの流出開始時にノズルの外面にガラスが濡れあがってしまい、ノズルの先端でガラスが団子状に付着してしまうことがあった。このような状態では、一定流量かつ一定形状のガラス流として溶融ガラスを流出できず、精度のよい微小球を得ることができなかった。
In the method disclosed in
また、特許文献2および3には、重力と溶融ガラスの表面張力によって、流出パイプ先端の溶融ガラスから溶融ガラス塊を分離滴下させ、球状または楕円球のガラス体(プリフォーム材)を成形する技術が開示されている。しかしながら、このようなガラス体を製造する技術においては、ノズルの先端付近に溶融物が濡れ上がって付着し、一定流量かつ一定形状のガラス流を流出できない場合が多かった。また、濡れ上がったガラスはそこで長時間保持され、外気により一定温度まで冷やされるため、ガラスに失透が発生し、この失透を発生した溶融ガラスが落下するガラス滴に混入し、得られるガラス体に失透による不良を発生させる原因となり易かった。
In
また、特許文献3には、溶融ガラスを滴下させるノズルの外面を、溶融ガラスの流出口が拡径する概略円錐形状とする装置が開示されている。しかしながら、小径のノズルに対しては概略円錐形状を形成することは困難であった。
このため、容易に製造することができるとともに、ガラスや金属、半導体等の溶融物が濡れ上がって付着することなく、一定流量かつ一定形状の溶融物流を流出できる、プリフォーム材または光学素子等の球状粒を成形できるノズルの開発が求められていた。
本発明は、溶融物流出ノズルから溶融物を流出させ、溶融物が落下する過程で、重力および表面張力によって、微小な球状粒またはプリフォーム材を精度よく大量に製造する方法または装置に使用する溶融物流出ノズルにおいて、微小な球状粒またはプリフォーム材を製造する際にノズルへの溶融物の濡れ上がりを非常に少なくすることができ、かつ、容易に製造することのできる溶融物流出ノズルを提供することにある。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used in a method or apparatus for accurately producing a large amount of fine spherical particles or preform materials by gravity and surface tension in the process of flowing out a melt from a melt outflow nozzle and dropping the melt. In the melt outflow nozzle, a melt outflow nozzle that can greatly reduce the wetting of the melt onto the nozzle when manufacturing minute spherical particles or preform material and can be easily manufactured is provided. It is to provide.
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、溶融物を流出して微小な球状粒またはプリフォーム材を形成する装置に使用する溶融物流出ノズルにおいて、端面に所定の傾斜を有する所定の形状とすることによって、加工も容易で、溶融物の濡れ上がりも殆ど発生することなく、微小な溶融物滴等の球状粒またはプリフォーム材を精度よく安定して大量に形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have conducted extensive test studies, and as a result, in the melt outflow nozzle used in an apparatus for outflowing the melt to form fine spherical particles or a preform material, By forming a predetermined shape with a predetermined inclination, it is easy to process, and almost no spherical wetting of the molten material or preform material can be achieved with high accuracy and almost no wetness of the molten material. The inventors have found that it can be formed in large quantities, and have completed the present invention.
より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。 More specifically, the present invention provides the following.
(1) 溶融物の流路を形成した溶融物流出ノズルにおいて、前記流路に面する内面と、前記内面を覆う外面と、前記内面および前記外面を繋ぐ端面と、を備え、前記流路の中心を通り、溶融物の流出方向と平行な断面における、溶融物流出方向の最下部に現れる、前記端面と、前記外面または内面のなす角θ1が、15度以上90度未満であることを特徴とする、溶融物流出ノズル。 (1) In the melt outflow nozzle in which the flow path of the melt is formed, an inner surface facing the flow path, an outer surface covering the inner surface, and an end surface connecting the inner surface and the outer surface, The angle θ 1 formed between the end surface and the outer surface or the inner surface, which appears at the bottom of the melt outflow direction in a cross section passing through the center and parallel to the outflow direction of the melt, is 15 degrees or more and less than 90 degrees. A melt outflow nozzle characterized by the above.
(2) 前記流路の中心を通り、溶融物の流出方向と平行な断面において、前記なす角θ1を2等分する直線と、前記端面と前記外面を繋ぐ曲面または前記端面と前記内面を繋ぐ曲面との交点Pにおける曲率半径が0.05mm以下であることを特徴とする(1)に記載の溶融物流出ノズル。 (2) In a cross section passing through the center of the flow path and parallel to the outflow direction of the melt, a straight line that bisects the angle θ 1 formed, and a curved surface connecting the end surface and the outer surface or the end surface and the inner surface The melt outflow nozzle according to (1), wherein a curvature radius at an intersection point P with the connecting curved surface is 0.05 mm or less.
(3) 前記内面および前記外面について、溶融物流出方向と垂直な断面積をそれぞれa1およびb1とし、前記断面積と等しい面積の円の直径をそれぞれdおよびDとしたときに、前記dとDとの関係が、下記数式(I)の関係にあることを特徴とする、(1)または(2)に記載の溶融物流出ノズル。
(4) 少なくとも前記端面が白金または白金合金からなることを特徴とする、(1)から(3)のいずれかに記載の溶融物流出ノズル。 (4) The melt outflow nozzle according to any one of (1) to (3), wherein at least the end face is made of platinum or a platinum alloy.
(5) 断面積a1が40mm2以下であることを特徴とする、(1)から(4)のいずれかに記載の溶融物流出ノズル。 (5) The melt outflow nozzle according to any one of (1) to (4), wherein the cross-sectional area a 1 is 40 mm 2 or less.
(6) 前記端面および前記内面についての溶融物流出方向と垂直な断面が円であることを特徴とする、(1)から(5)のいずれかに記載の溶融物流出ノズル。 (6) The melt outflow nozzle according to any one of (1) to (5), wherein a cross section perpendicular to the melt outflow direction of the end surface and the inner surface is a circle.
(7) 前記外面についての溶融物流出方向と垂直な断面が円であることを特徴とする、(1)から(6)のいずれかに記載の溶融物流出ノズル。 (7) The melt outflow nozzle according to any one of (1) to (6), wherein a cross section of the outer surface perpendicular to the melt outflow direction is a circle.
(8) 溶融物が溶融ガラスであることを特徴とする、(1)から(7)のいずれかに記載の溶融物流出ノズル。 (8) The melt outflow nozzle according to any one of (1) to (7), wherein the melt is a molten glass.
(9) (1)から(8)に記載の溶融物流出ノズルを有する球状粒成形装置。 (9) A spherical particle forming apparatus having the melt outflow nozzle described in (1) to (8).
(10) (1)から(8)に記載の溶融物流出ノズルを有する球状ガラス成形装置。 (10) A spherical glass forming apparatus having the melt outflow nozzle described in (1) to (8).
(11) (1)から(8)に記載の溶融物流出ノズルを有するガラス成形体成形装置。 (11) A glass molded body forming apparatus having the melt outflow nozzle described in (1) to (8).
(12) (9)に記載の球状粒成形装置を用いて溶融物を球状に成形する球状粒製造方法。 (12) A spherical particle production method for forming a melt into a spherical shape using the spherical particle forming apparatus according to (9).
(13) (10)に記載の球状ガラス成形装置を用いてガラスを球状に成形する球状ガラス製造方法。 (13) A spherical glass manufacturing method for forming glass into a spherical shape using the spherical glass forming apparatus according to (10).
(14) (11)に記載のガラス成形体成形装置を用いてガラス成形体を製造するガラス成形体製造方法。 (14) A glass molded body manufacturing method for manufacturing a glass molded body using the glass molded body molding apparatus according to (11).
本発明によれば、微小な球状粒またはプリフォーム材を精度よく大量に製造する方法または装置に使用する溶融物流出ノズルにおいて、微小な球状粒またはプリフォーム材を製造する際にノズルへの溶融物の濡れ上がりが非常に少なくすることができ、かつ、容易に製造することのできる溶融物流出ノズルを得ることができる。 According to the present invention, in a melt outflow nozzle used in a method or apparatus for accurately producing a large amount of fine spherical particles or preform material, the melt to the nozzle is produced when producing the fine spherical particles or preform material. It is possible to obtain a melt outflow nozzle that can greatly reduce the wetting of an object and can be easily manufactured.
このため、本発明の溶融物流出ノズルは、溶融物成形体、好ましくは微小な球状粒またはプリフォーム材を製造するために好適に用いることができる。 For this reason, the melt outflow nozzle of the present invention can be suitably used for producing a melt formed body, preferably fine spherical particles or a preform material.
以下、本発明について具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described.
本発明の溶融物流出ノズルは、内部に溶融物の流路が形成されており、流路に面する内面と、内面を覆う外面と、内面および外面を繋ぐ端面と、を備えるとともに、流路の中心を通り、溶融物の流出方向と平行な断面において溶融物流出方向の最下部に現れる、端面と外面または内面のなす角θ1が、15度以上90度未満であることを特徴とする。 The melt outflow nozzle of the present invention has a melt flow path formed therein, and includes an inner surface facing the flow path, an outer surface covering the inner surface, and an end surface connecting the inner surface and the outer surface. The angle θ 1 formed by the end surface and the outer surface or the inner surface, which appears at the bottom of the melt outflow direction in a cross section parallel to the outflow direction of the melt, is 15 degrees or more and less than 90 degrees. .
溶融物流出ノズルは、ガラス等の溶融物組成、溶融物組成により決まる溶融物の粘度、および溶融物流出ノズルの素材組成により、多少の違いはあるものの、一般的には溶融物に対して濡れ易いという性質を有する。溶融物の溶融物流出ノズルに対する濡れ性が高いと、溶融物の流出を開始する際、または溶融物が流出する際に、溶融物が溶融物流出ノズルの外表面側に回り込んで、溶融物流出ノズルの外表面において上方に濡れ上がる現象が発生する。そして、濡れ上がった溶融物が溶融物流出ノズルの先端で塊になり、溶融物の流出が困難になる。または、溶融物がガラスである場合、濡れ上がりによってガラスに失透が発生し、得られる成形体に不良が発生する原因となる。そのため、溶融物の濡れ上がりを防止することが必要となる。 The melt outflow nozzle is generally wet with the melt, although there are some differences depending on the melt composition such as glass, the viscosity of the melt determined by the melt composition, and the material composition of the melt outflow nozzle. It has the property of being easy. If the wettability of the melt to the melt outflow nozzle is high, the melt flows around to the outer surface side of the melt outflow nozzle when the outflow of the melt starts or when the melt outflows. A phenomenon of wetting upward occurs on the outer surface of the exit nozzle. Then, the wet melted material becomes a lump at the tip of the melt outflow nozzle, making it difficult for the melt to flow out. Or when a melt is glass, devitrification will generate | occur | produce in glass by wet-up and it will become a cause which a defect generate | occur | produces in the obtained molded object. Therefore, it is necessary to prevent the melt from getting wet.
本発明においては、溶融物流出ノズルの上記θ1の角度を90度未満とすることで、溶融物の流出を開始する際、または溶融物の流出を行う際に、溶融物流出ノズルの最下部(先端)を越えて溶融物が溶融物流出ノズルの外面を濡れ上がることを防ぐことができる。そのため、溶融物流出ノズルから一定流量かつ一定形状のガラス流を安定的に流出させることができる。 In the present invention, within the above θ less than one angle 90 degrees of the melt flow nozzle, when starting the flow of the melt, or when performing the outflow of the melt, the bottom of the melt flow nozzle It is possible to prevent the melt from getting wet on the outer surface of the melt outflow nozzle beyond the (tip). Therefore, a glass flow having a constant flow rate and a constant shape can be stably discharged from the melt outflow nozzle.
上記の効果をより得やすくするためには上記θ1の上限が60度以下であることが好ましく、55度以下であることが最も好ましい。また、上記θ1が15度未満であると溶融物流出ノズルの機械的強度が球状粒等の製造に必要な強度が得られにくくなるため、上記θ1の下限は15度が好ましく、20度がより好ましく、25度が最も好ましい。 In order to make it easier to obtain the above effect, the upper limit of θ 1 is preferably 60 degrees or less, and most preferably 55 degrees or less. Further, if the θ 1 is less than 15 degrees, the mechanical strength of the melt outflow nozzle becomes difficult to obtain the strength necessary for producing spherical particles or the like, so the lower limit of the θ 1 is preferably 15 degrees, and 20 degrees Is more preferable, and 25 degrees is most preferable.
ここで、上記θ1を構成する、前記端面と、前記内面または前記外面と、を繋ぐ曲面を曲面Rとする。上記θ1が端面と内面で構成される時は、曲面Rは端面と内面とを繋ぐ曲面であり、上記θ1が端面と外面で構成される時は、曲面Rは端面と外面とを繋ぐ曲面である。 Here, a curved surface connecting the end surface and the inner surface or the outer surface, which constitutes θ 1 , is a curved surface R. When the θ 1 is composed of an end surface and an inner surface, the curved surface R is a curved surface connecting the end surface and the inner surface, and when the θ 1 is composed of an end surface and an outer surface, the curved surface R connects the end surface and the outer surface. It is a curved surface.
溶融物の外面への濡れ上がりをより効果的に防ぎやすくするためには、前記流路の中心を通り、溶融物の流出方向と平行な断面において、上記θ1の定義される角を2等分する直線と、曲面Rとの交点Pにおける曲率半径は、0.05mm以下とすることが好ましく、0.01mm以下とすることがより好ましく、0.005mm以下とすることが最も好ましい。上記θ1の定義される角の先端部分を上記の範囲のように曲率半径の小さい曲面とすることで、溶融物の外面への濡れ上がりをより効果的に防ぐことができる。 In order to more effectively prevent wetting of the melt to the outer surface, the angle defined by θ 1 is set to 2 etc. in a cross section passing through the center of the flow path and parallel to the outflow direction of the melt. The radius of curvature at the intersection P between the straight line to be divided and the curved surface R is preferably 0.05 mm or less, more preferably 0.01 mm or less, and most preferably 0.005 mm or less. By making the tip portion of the angle defined by θ 1 as a curved surface with a small curvature radius as in the above range, wetting of the melt to the outer surface can be more effectively prevented.
以下、本発明の溶融物流出ノズルの実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。尚、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the melt outflow nozzle of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments at all, and appropriately modified within the scope of the object of the present invention. Can be implemented. In addition, about the location where description overlaps, description may be abbreviate | omitted suitably, However, The meaning of invention is not limited.
[第一の実施形態]
本発明の溶融物流出ノズル1の、端面21が内面31に向かって傾斜した第一の実施形態について、図1および図2を参照して説明する。図1は、本発明の第一の実施形態の溶融物流出ノズル1の斜視図であり、図2は、溶融物流出方向に平行で、かつ溶融物流出ノズル1の中心を通る平面で切断した縦断面図である。
[First embodiment]
A first embodiment in which the
第一の実施形態の溶融物流出ノズル1は、流路6の中心を通る溶融物の流出方向と平行な断面において、溶融物流出方向の最下部(先端2)に現れる、端面21と外面32のなす角θ1(図2参照)が、15度以上90度未満となるように形成したものである。
The
溶融物流出ノズル1は、図1、2に示すように、流路6に面する内面31と、内面31を覆う外面32と、内面31および外面32を繋ぐ端面21と、を備えたものであり、端面21が内面31に向かって傾斜し、傾斜した部分の流路断面積が先端2に向かって広がるものである。さらに、溶融物を流出する流出部3と、流出部3に連続する傾斜部4と、傾斜部4に連続する溶融物を流入する流入部5と、から構成され、内部に溶融物が流れる流路6が形成された筒状の溶融物流出ノズル1であって、流路6の形状は、溶融物の流出側に位置する内面31と、内面31に連続し、第一の流路断面積a1から第二の流路断面積a2へと変化する第二内面41と、第二内面41と連続し、第二の流路断面積a2を有する第三内面51と、を有し、かつ、第一の流路断面積a1よりも第二の流路断面積a2の方が大きい形状を呈する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで、本実施形態における流路断面とは、溶融物流出方向の垂直断面に現れる、溶融物流出ノズル1の流路6に面する面(本実施形態では端面21、内面31、第二内面41、および第三内面51)で囲まれる面を意味し、流路断面積とは、こうした流路断面の面積を意味する。また、第一の流路断面積a1とは、溶融物流出方向(図2の矢印方向)の垂直断面に現れる内面31の部分における流路断面(図1のA1)の面積を意味し、また、第二の流路断面積a2とは、溶融物流出方向の垂直断面に現れる第三内面51の部分における流路断面(図1のA2)の面積を意味する。
Here, the channel cross section in the present embodiment refers to a surface that faces the channel 6 of the
また、溶融物流出ノズル1の外面形状は、溶融物の流出側に位置する第一の外形断面積b1を有する外面32と、外面32に連続し、第一の外形断面積b1から第二の外形断面積b2と変化する第二外面42と、第二外面42と連続し、第二の外形断面積b2を有する第三外面52と、を有しており、第二の外形断面積b2よりも第一の外形断面積b1の方が小さい形状を呈している。
The outer shape of the
ここで、本実施形態における外形断面とは、溶融物流出方向の垂直断面に現れる溶融物流出ノズル1の外形(本実施形態では外面32、第二外面42、および第三外面52)で囲まれる面を意味し、外形断面積とは、こうした外形断面の面積を意味する。また、第一の外形断面積b1とは、外面32の部分における溶融物流出方向の垂直断面に現れる溶融物流出ノズル1の外形で囲まれる断面(図1のB1)の面積を意味し、第二の外形断面積b2とは、第二外面42の溶融物流出方向の垂直断面に現れる溶融物流出ノズル1の外形で囲まれる断面(図1のB2)の面積を意味する。
Here, the outer cross section in the present embodiment is surrounded by the outer shapes of the melt outflow nozzle 1 (in this embodiment, the
溶融物流出ノズル1の流路6の流路断面A1、A2、および外面形状の外形断面B1、B2の形状は、特に限定されないが、加工のし易さ、溶融物流出ノズル1の強度、また、溶融物の流れの乱れを少なくする観点等から、全ての位置において相似形であるのが好ましい。また、溶融物流出ノズル1に使用する材料の量にも無駄がなくなる観点、および、溶融物流出ノズル1の流出口から流出した直後の溶融物の流出形状が円柱状になりやすく、略球または略楕円球の成形体が得やすいという観点等から、端面21および内面31の位置の流路断面、もしくは外面32の位置の外形断面が、円形であるのがより好ましい。さらに、溶融物流出ノズル1には偏肉がなく、流路断面と外形断面とが同心円になっているのが溶融物流出ノズル1付近の溶融物の温度分布が均一になりやすく、均質な成形体が得られやすくなるため最も好ましい。
The shapes of the channel cross sections A 1 and A 2 of the flow channel 6 of the
溶融物流出ノズル1の内面31の部分における流路断面積a1と等しい円の直径をdとし、外面32の部分における外形断面積b1と等しい円の直径をDとした場合、前記直径dと、前記直径Dはそれぞれ下記式(1)の値を満たしていることが好ましい。
ここで、流出部3の先端2の流路断面、外形断面がそれぞれ円であるときは、直径d、直径Dは、それぞれ、流出部3の先端2の流路断面、外形断面の直径となる。
Here, when the flow path cross section and the outer cross section at the
直径Dが上記式(1)の値を満たしていれば、溶融物流出ノズル1の内面31を高精度に加工し易く、かつ流出部3の強度を充分に高くし易い。また、流出部3の肉厚が薄くなり、溶融物の外面32への濡れ上がりの抑制がより容易となる。
If the diameter D satisfies the value of the above formula (1), the
溶融物流出ノズル1の強度をより高くし、高精度に加工し易くするためには、d/Dの値の上限が0.88以下であるとより好ましく、d/Dが0.85以下であると最も好ましい。また、溶融物の外面32への濡れ上がりの抑制をより容易とするためには、d/Dの値の下限が0.5以上であるとより好ましく、0.55以上であると最も好ましい。
In order to increase the strength of the
溶融物流出ノズル1の内面31の部分における流路断面積a1(図2参照)の大きさは、製造しようとする球状粒の大きさによって適宜設計すればよい。流路断面積a1の上限は、直径が6mm以上の球状粒またはプリフォーム材を成型する場合は40mm2以下が好ましく、直径が2.5mm以上〜6mm未満の球状粒またはプリフォーム材を成型する場合は30mm2以下が好ましく、直径が2.5mm未満の球状粒またはプリフォーム材を成型する場合は3.5mm2以下が好ましい。流路断面積a1の大きさがこの範囲であれば、球状粒またはプリフォーム材の製造に好ましく用いることができる。
The size of the melt outlet channel cross-sectional area a 1 in the portion of the
なお、溶融物流出ノズル1を溶融物流出方向に対して垂直方向に切断した断面形状は、本実施形態のような円形に特定されるものではなく、例えば、図3に示すように楕円形、四角形等の形状であってもよい。
In addition, the cross-sectional shape which cut | disconnected the
本発明の溶融物流出ノズル1を構成する材料としては、白金、白金合金等を例示することができる。白金または白金合金は高温下で安定であり、溶融物への不純物混入が起こりにくい性質を有していることから、特に高い溶融温度や不純物の少なさを求められるようなガラスの製造にも好ましく用いることができる。
Examples of the material constituting the
本発明の溶融物流出ノズル1は、溶融物を保持容器から溶融物流出ノズル1へと導く誘導路と一体化されていてもよいし、誘導路と溶融物流出ノズル1との間に脱着機能を設け、誘導路に装着して使用するものであってもよい。
The
具体例としては、誘導路の出口が形成されている面の先端部と溶融物流出ノズル1の流入部5とを、前記出口と入口とが接続するように密着して、ネジ止め等の手段で装着するか溶接する。この際、密着が適正になされていないと、誘導路の先端部と溶融物流出ノズル1の間に溶融物が進入して溶融物流出ノズル1から溶融物が漏れ出すことになるため、両部材の装着は、少なくとも溶融物が漏れない程度に密着する必要がある。
As a specific example, the tip of the surface on which the outlet of the guide path is formed and the
本発明の溶融物流出ノズル1は、例えば機械加工により作製される。具体的には、市販の一般的なバイトやドリルを改造して特別な工具をつくり、この工具を用いて円柱状の材料の中心に所定の孔径に近い大きさの貫通孔を開けて半成品を製作する。その後、所定の穴径にあわせたワイヤーを製作し、ワイヤーとダイヤの研磨剤を使用して貫通孔の内側の面についてワイヤー研磨加工を行う。また、この材料の端部および外側の面を所定形状に切削し、所望の形状の端面21を有する溶融物流出ノズル1の製作を行う。尚、上記溶融物流出ノズル1の作製方法は一例であって、他の方法によって所望の角度で傾斜した端面21を有する溶融物流出ノズル1を作製してもよい。
The
[第二の実施形態]
次に、本発明の溶融物流出ノズル1の、端面21が外面32に向かって傾斜した第2の実施形態について、図4および図5を参照して説明する。図4は、本発明の第二の実施形態の溶融物流出ノズル1の斜視図であり、図5は、溶融物流出方向に平行で、かつ溶融物流出ノズル1の中心を通る平面で切断した縦断面図であり、尚、第一の実施形態と重複する箇所については、同一の符号を付し適宜説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment in which the
第二の実施形態の溶融物流出ノズル1は、流路6の中心を通る溶融物の流出方向と平行な断面において、溶融物流出方向の最下部(先端2)に現れる、端面21と内面31のなす角θ1(図5参照)が、15度以上90度未満となるように形成したものである。
The
第二の実施形態は、図4、図5に示すように、流路6に面する内面31と、内面31を覆う外面32と、内面31および外面32を繋ぐ端面21と、を備えたものであり、端面21が外面32に向かって傾斜し、傾斜した部分の外形断面積が先端2に向かって狭まるものである。さらに、溶融物を流出する流出部3と、流出部3に連続する傾斜部4と、傾斜部4に連続する溶融物を流入する流入部5と、から構成され、内部に溶融物が流れる流路6が形成された筒状の溶融物流出ノズル1であって、流路6の形状は、溶融物の流出側に位置する内面31と、内面31に連続し、第一の流路断面積a1から第二の流路断面積a2へと変化する第二内面41と、第二内面41と連続し、第二の流路断面積a2を有する第三内面51と、を有し、かつ、第一の流路断面積a1よりも第二の流路断面積a2の方が大きい形状を呈する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the second embodiment includes an
また、溶融物流出ノズル1の外面形状は、溶融物の流出側に位置する第一の外形断面積b1を有する外面32と、外面32に連続し、第一の外形断面積b1から第二の外形断面積b2と変化する第二外面42と、第二外面42と連続し、第二の外形断面積b2を有する第三外面52と、を有し、かつ、第二の外形断面積b2よりも第一の外形断面積b1の小さい形状を呈している。
The outer shape of the
ここで、本実施形態における流路断面とは、溶融物流出方向の垂直断面に現れる溶融物流出ノズル1の流路6に面する面(本実施形態では内面31、第二内面41、および第三内面51)で囲まれる面を意味し、流路断面積とは、こうした流路断面の面積を意味する。また、本実施形態における外形断面とは、溶融物流出方向の垂直断面に現れる溶融物流出ノズル1の外形(本実施形態では端面21、外面32、第二外面42、および第三外面52)で囲まれる面を意味し、外形断面積とは、こうした外形断面の面積を意味する。第一の流路断面積a1、第二の流路断面積a2、第一の外形断面積b1、および第二の外形断面積b2については、第一の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
Here, the cross section of the flow path in the present embodiment is a surface facing the flow path 6 of the
また、溶融物流出ノズル1の流路6の流路断面A1、A2、および外面形状の外形断面B1、B2、B3の形状についても、第一の実施形態と同様に、特に限定されないが、加工のし易さ、溶融物流出ノズル1の強度、また、溶融物の流れの乱れを少なくする観点等から全ての位置において相似形であるのが好ましく、全ての位置において円形であるのがより好ましい。また、溶融物流出ノズル1に使用する材料の量にも無駄がなくなる観点、および、溶融物流出ノズル1の流出口から流出した直後の溶融物の流出形状が円柱状となりやすく、略球または略楕円球の成形体が得やすいという観点等から、端面21および内面31の位置における流路断面、もしくは端面21および外面32の位置における外形断面が、円形であるのがより好ましい。さらに、溶融物流出ノズル1に偏肉がなく、流路断面と外形断面とが同心円であることが、溶融物流出ノズル1付近の溶融物の温度分布が均一になりやすく、均質な成形体が得られやすくなるため最も好ましい。
Further, the shape of the flow passage cross sections A 1 , A 2 of the flow passage 6 of the
内面31の部分における流路断面積a1と等しい円の直径d、および外面32の部分における外形断面積b1と等しい円の直径Dについては、第一の実施形態と同様の寸法およびその関係も同様であるので、ここでは説明を省略する。
Regarding the diameter d of the circle equal to the flow path cross-sectional area a 1 in the
溶融物流出ノズル1の内面31の部分における流路断面積a1の大きさは、第一の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
Since the size of the channel cross-sectional area a 1 in the portion of the
第二内面41および第二外面42は、第一の実施形態と同様に溶融物の流入側から流出側に流路断面積が縮小して絞られた形状を呈しており、その形状は第一の実施形態と同様であるので、ここでは同様に説明を省略する。
Similar to the first embodiment, the second
[球状粒成形装置]
次に、本発明の溶融物流出ノズル1を用いた球状ガラス等の球状粒を製造する球状粒成形装置の一例について説明する。尚、この球状粒成形装置は、あくまで例示の目的であり、以下のものに何ら限定されるものではなく、溶融物を球状粒に成形する装置であればよい。
[Spherical grain forming equipment]
Next, an example of a spherical particle forming apparatus for producing spherical particles such as spherical glass using the
図6は、本発明の溶融物流出ノズル1を組み込んだ球状粒成形装置7の断面図である。球状粒成形装置7は、ガラスや金属、樹脂等の溶融物Cを保持する白金製等の保持容器8と、保持容器8を加熱および/または保持容器8を接続(支持)する炉体9を備える。また、保持容器8の下部には、溶融物Cを溶融物流出ノズル1に誘導する誘導路10が接続されており、溶融物Cは、保持容器8から誘導路10を経て、溶融物流出ノズル1から柱状に流出される。流出された溶融物Cは、空中を落下し、落下している間に重力や表面張力により分離し、球状に形成される。形成された球状粒は、回収手段11中の液体111中に落下する。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a spherical particle forming apparatus 7 incorporating the
溶融物Cは、球状粒を製造したいものであれば特に限定されず、無機組成物や金属、有機組成物等を溶融したものを含み、溶融ガラス、溶融金属、溶融樹脂等であってもよい。 The melt C is not particularly limited as long as it is intended to produce spherical particles, and includes melted inorganic composition, metal, organic composition, etc., and may be molten glass, molten metal, molten resin, or the like. .
保持容器8は、保持容器8内の溶融物Cを攪拌するための攪拌機81と、加熱装置(図示せず)とを備えている。保持容器8は、ガラスや金属、樹脂等からなる原料を溶融できればよく、公知の保持容器を使用することができる。
The holding
保持容器8は、溶融物Cが溶融ガラスの場合、ガラスを溶融、清澄することができるとともに、例えばヒータ(図示せず)等の周知のものを使用して、溶融物の温度を所定の温度に保つことができるようにしてもよい。また、攪拌機81は、水平方向に回転して攪拌翼(図示せず)により溶融物を攪拌して均質化するが、必要に応じて省略してもよい。
When the melt C is a molten glass, the holding
保持容器8の周囲を覆う耐火レンガ等の耐熱材からなる炉体9は、保持容器8の温度に耐えることができれば、材質等は特に限定されない。
The furnace body 9 made of a heat-resistant material such as a refractory brick covering the periphery of the holding
誘導路10は、保持容器8の下部に接続されており保持容器8中の溶融物Cを溶融物流出ノズル1へと誘導させる。誘導路10には、図示しないヒータが設けられており、誘導路10の温度を制御することにより誘導路10中の溶融物の粘性を制御するとともに、誘導路10中の溶融物Cの流速を制御できるようになっている。
The
溶融物流出ノズル1は、誘導路10と接続されており、誘導路10と溶融物流出ノズル1内の流路6とは連通している。尚、溶融物流出ノズル1は、誘導路10と一体となっていてもよい。また、図示しないヒータが設けられていてもよく、溶融物流出ノズル1の先端2から流出される溶融物Cの温度を制御して溶融物Cの粘性を制御できるようになっていてもよい。加熱方式は、通電加熱、高周波加熱、赤外線加熱や、バーナー等を使用したガス等の燃焼により加熱するもの等周知のものを用いることができる。
The
必要に応じて、より質量精度の高い球状粒を得易くするために、誘導路10および/または溶融物流出ノズル1を振動させる加振器を誘導路10および/または溶融物流出ノズル1に接続してもよい。尚、加振器を溶融物流出ノズル1および/または誘導路10に直接取り付けても、所望の効果が得られる。
If necessary, an exciter that vibrates the
また、保持容器8は、原料投入口(図示せず)が設けられている。原料投入口が閉じられた場合は密閉状態となるような構造をとるようにしてもよい。さらに、保持容器8に圧力調整手段(図示せず)が設けられている場合、保持容器8は、圧力調整手段によって加圧または減圧された場合、構造的に耐えられるような耐圧性を備えた構造をとるようにしてもよい。
In addition, the holding
圧力調整手段は、保持容器8内の溶融物Cの液面に圧力を付与し、保持容器8内の溶融物Cの貯蔵量に関わらず一定量の溶融物Cを誘導路10へ流出させることができる。
The pressure adjusting means applies pressure to the liquid level of the melt C in the holding
例えば、保持容器8内の溶融物Cの貯蔵量が多い場合、圧力調整手段により保持容器8内を減圧にし、溶融物Cが誘導路10へ大量に流出することを防ぐことができる。また、保持容器8内の溶融物Cの貯蔵量が少ない場合、圧力調整手段により保持容器8内に加圧し、溶融物Cが誘導路10へ流出し難くなることを防ぐことができる。尚、圧力調整手段は密封された炉体9の内部の圧力で調整することも可能である。
For example, when the storage amount of the melt C in the holding
次いで、上記本発明の溶融物流出ノズル1を組み込んだ球状粒成形装置7を用いて、球状粒を製造する方法について説明する。
Next, a method for producing spherical particles using the spherical particle forming apparatus 7 incorporating the
まず、ガラスや金属等からなる原料を溶融し、溶融物を保持容器8にて保持する。必要に応じて、攪拌機81を回転させて、攪拌翼により溶融物を攪拌し均質化してもよい。
First, a raw material made of glass, metal or the like is melted, and the melt is held in the holding
次に、上記溶融物を誘導路10から本発明の溶融物流出ノズル1に導き、溶融物流出ノズル1から溶融物を流出させる。溶融物は溶融物流出ノズル1から細い径の連続流の状態あるいは、滴下する状態となって空中に落下する。
Next, the melt is guided from the
空中に落下した溶融物は、重力および表面張力により球状に成形され、回収手段11中に回収される。この際、回収手段11中の液体111に球状に形成された溶融物を落下させることにより、液体111により衝撃を吸収するとともに、球状に形成された溶融物が冷却される。 The melt that has fallen into the air is formed into a spherical shape by gravity and surface tension, and is recovered in the recovery means 11. At this time, by dropping the spherically formed melt into the liquid 111 in the recovery means 11, the liquid 111 absorbs the impact and cools the spherically formed melt.
溶融物の冷却により得られた微小な球状粒またはプリフォーム材としては、例えばガラス球、半導体球または金属球が挙げられる。このうちガラス球は、例えば各種光学素子、光ファイバ、半導体レーザの結像素子、モールドプレス用光学素材として利用可能である。また、半導体球(例えばシリコン球状体)は、例えば太陽電池のソーラーセルとして利用可能である。また、金属球(例えばはんだボールや銅球)は、例えばマイクロソルダリングや微細ボールベアリング、または半導体パッケージの接続端子として利用可能である。 Examples of the fine spherical particles or preform material obtained by cooling the melt include glass spheres, semiconductor spheres, and metal spheres. Among these, glass spheres can be used as, for example, various optical elements, optical fibers, semiconductor laser imaging elements, and mold press optical materials. Moreover, a semiconductor sphere (for example, silicon sphere) can be used as a solar cell of a solar cell, for example. Metal balls (for example, solder balls and copper balls) can be used as, for example, micro soldering, fine ball bearings, or connection terminals of semiconductor packages.
[球状粒成形方法]
次に、上記の球状粒成形装置7による球状粒の成形方法について、図6に基づいて説明する。
[Spherical grain forming method]
Next, a method for forming spherical particles by the spherical particle forming apparatus 7 will be described with reference to FIG.
球状粒の成形方法は、溶融物をノズルから流出させ、溶融物滴等の球状粒を成形する方法であって、前記ノズルとして本発明の溶融物流出ノズル1を用いることを特徴とするものである。
The method for forming spherical particles is a method for forming a spherical particle such as a melt droplet by causing a melt to flow out from a nozzle, wherein the
溶融物滴等の球状粒の成形方法において、出発材料である溶融物は周知の方法で調製され、清澄、攪拌によって均質化され、保持容器8内に蓄積されている。白金製の保持容器8の底部には内部の溶融物Cを溶融物流出ノズル1に導くための誘導路10が接続されており、溶融物Cはその誘導路10の中を通り溶融物流出ノズル1へと達する。
In a method for forming spherical particles such as melt droplets, a melt as a starting material is prepared by a well-known method, homogenized by clarification and stirring, and accumulated in a holding
保持容器8、誘導路10、溶融物流出ノズル1は、内部の溶融物Cの温度を適正に保つために温度制御されており、一定流量の溶融物Cが溶融物流出ノズル1の流出部3から流出する。
The holding
溶融物流出ノズル1から柱状に流出された溶融物Cは、一定重量の溶融物滴に次々と分離して、表面張力によって球状粒に形成される。
The melt C flowing out in a columnar shape from the melt flow-out
上記一定重量の溶融物の分離方法としては、溶融物流出ノズル1および誘導路10の温度を制御することにより、溶融物の粘性を制御して、溶融物の粘性の変化に伴って流速および流量も変化させ、溶融物を溶融物流出ノズル1から連続流として流出させ、この連続流から一列に滴下する液滴状の溶融物塊に変化させてもよい。
As a method for separating the above-mentioned constant weight melt, the viscosity of the melt is controlled by controlling the temperature of the
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
<溶融物流出ノズルの作製>
直径1mmの微小球を製造するためのノズルを作成した。白金からなる円柱状の材料を用意するとともに、市販のバイトやドリルを改造した工具を用いて、この材料の中心に孔径0.8mmの貫通孔を開けた。その後、直径0.5mmのワイヤーを製作し、ワイヤーとダイヤの研磨剤を使用して、貫通孔の内側の面についてワイヤー研磨加工を行った。それとともに、この材料の端部および外側の面を所定外面形状に切削および研磨し、所望の角度で傾斜した端面を有する溶融物流出ノズルを得た。ここで、溶融物流出ノズルの端面の傾斜角度の測定は、同様の条件で作製された溶融物流出ノズルを抜き取り、この抜き取った溶融物流出ノズルの断面が現れるように研磨したものについて、CNC画像測定システム iNEXIV VMA-2520(Nikon社製)を用いて行った。
<Production of melt outflow nozzle>
A nozzle for producing a microsphere having a diameter of 1 mm was prepared. A cylindrical material made of platinum was prepared, and a through-hole with a hole diameter of 0.8 mm was formed in the center of this material using a commercially available tool modified from a cutting tool and a drill. Thereafter, a wire having a diameter of 0.5 mm was manufactured, and wire polishing was performed on the inner surface of the through hole using a wire and diamond abrasive. At the same time, the end portion and the outer surface of this material were cut and polished into a predetermined outer surface shape to obtain a melt outflow nozzle having an end surface inclined at a desired angle. Here, the measurement of the inclination angle of the end face of the melt outflow nozzle is performed by extracting a melt outflow nozzle produced under the same conditions and polishing it so that a cross section of the extracted melt outflow nozzle appears. Measurement was performed using iNEXIV VMA-2520 (Nikon).
作製したノズルは、流路断面、外形断面が同心円であり、端面が内面に向かって傾斜した形状であり、流路の中心を通る溶融物の流出方向と平行な断面において、溶融物流出方向の最下部に現れる、端面と外面のなす角θ1が45度であった。またθ1を2等分する直線と、曲面Rとの交点Pにおける曲率半径は、0.004mmであった。流路断面積の大きさは0.52mm2、d/Dは0.81であった。 The produced nozzle has a concentric circle in the cross section of the flow path and an outer cross section, and has an end surface inclined toward the inner surface, and in a cross section parallel to the flow direction of the melt passing through the center of the flow path, The angle θ 1 formed between the end surface and the outer surface that appears at the bottom is 45 degrees. The radius of curvature at the intersection P between the straight line that bisects θ 1 and the curved surface R was 0.004 mm. The size of the channel cross-sectional area was 0.52 mm 2 and d / D was 0.81.
<比較例>
溶融物流出方向の最下部の端面と外面のなす角θ1が90度である事と、θ1を2等分する直線と、曲面Rとの交点Pにおける曲率半径が、0.06mmである事以外は実施例と同様に加工して溶融物流出ノズルを得た。
<Comparative example>
The angle of curvature θ 1 formed between the lowermost end surface in the melt outflow direction and the outer surface is 90 degrees, and the radius of curvature at the intersection P between the straight line that bisects θ 1 and the curved surface R is 0.06 mm. A melt outflow nozzle was obtained by processing in the same manner as in the example except for the above.
<評価>
このようにして得た溶融物流出ノズルは、球状粒成形装置に設置した。そして、流出開始時の濡れ上がり性、流出開始時の安定性、および流出中の安定性について評価した。流出開始時の濡れ上がり性とは、溶融物流出ノズルの先端の内部で溶融物を固化させておき、この溶融物をバーナー等で加熱して溶融物の流出を開始したときの溶融物がノズル外面に濡れ上がる頻度をいう。流出開始時の安定性とは、溶融物の流出を開始した直後の5秒以内に発生する、目視で観察される溶融物流の乱れが発生する頻度をいう。溶融物流の乱れとは、流下する溶融物のねじれ等により、流下方向が定まらないことをいう。流出中の安定性とは、溶融物の流出を開始して5秒を超えてから発生する、目視で観察される溶融物流の乱れが発生する頻度をいう。これらの評価項目について、ガラスの流出を20回繰り返して評価し、結果を以下の表1に示した。
<Evaluation>
The melt outflow nozzle thus obtained was installed in a spherical particle forming apparatus. The wettability at the start of outflow, the stability at the start of outflow, and the stability during outflow were evaluated. The wettability at the start of outflow means that the melt is solidified inside the tip of the melt outflow nozzle, and this melt is heated with a burner or the like to start outflow of the melt. The frequency of getting wet on the outside. The stability at the start of the outflow refers to the frequency at which the disturbance of the melt flow observed visually occurs within 5 seconds immediately after the start of the outflow of the melt. Disturbance of the melt flow means that the flow direction is not determined due to twisting of the flowing melt. Stability during outflow refers to the frequency of occurrence of visually disturbed melt flow that occurs after more than 5 seconds from the start of outflow of the melt. About these evaluation items, the outflow of glass was evaluated 20 times, and the results are shown in Table 1 below.
上記実施例より、本発明の溶融物流出ノズルは、ノズルへの溶融物の濡れ上がりが非常に少ないことが証明された。 From the above examples, it was proved that the melt outflow nozzle of the present invention has very little wetting of the melt into the nozzle.
<ガラス球の形成への使用>
上記により作製した溶融物流出ノズルを、溶融炉の白金製ルツボの底部に白金パイプを介して設けた。白金製ルツボで溶解するガラスとして重ランタン・フリントガラス[株式会社オハラ製L−LAH53]を用いた。また、溶融物流出ノズルの下方約5mの位置に液槽を配置するとともに、液槽内に水を入れた。この状態で、上記ガラス10kgを白金製ルツボに投入し、加熱溶融した。
<Use to form glass sphere>
The melt outflow nozzle produced as described above was provided at the bottom of a platinum crucible of the melting furnace via a platinum pipe. Heavy lanthanum flint glass [L-LAH53 manufactured by OHARA INC.] Was used as the glass that was melted by the platinum crucible. Moreover, while arrange | positioning a liquid tank in the position of about 5 m below a melt outflow nozzle, water was put in the liquid tank. In this state, 10 kg of the glass was put into a platinum crucible and heated and melted.
加熱溶融後の炉温を1050℃とし、白金パイプ後端部の温度を1050℃とし、白金パイプ先端部の温度を1100℃とし、溶融物流出ノズルの先端部の温度を1150℃に保持した。また、上記状態での溶融物流出ノズルからの溶融ガラスの流出量(流量)は、1.5kg〜1.6kg/hrであった。 The furnace temperature after heating and melting was 1050 ° C., the temperature at the rear end of the platinum pipe was 1050 ° C., the temperature at the front end of the platinum pipe was 1100 ° C., and the temperature at the front end of the melt outlet nozzle was maintained at 1150 ° C. Moreover, the outflow amount (flow rate) of the molten glass from the melt outflow nozzle in the above state was 1.5 kg to 1.6 kg / hr.
以上のような条件でノズルから流出した溶融ガラスは、ノズルの先端から約10mm下方まで連続流として流下し、それより下方においては、一列に連続して並んだ液滴状のガラス塊に変化し、ガラス塊として落下した。そして、上記ガラス塊は、さらに液槽内に落下し、液槽内の水により、衝撃を吸収されるとともに冷却され、液槽内に回収された。液槽から回収したガラス塊を洗浄し、ガラスからなる微小な球状粒を作製した。 The molten glass that has flowed out of the nozzle under the above conditions flows down as a continuous flow from the tip of the nozzle to about 10 mm below, and below that, it changes into a droplet-like glass lump arranged in a row. , Dropped as a glass lump. And the said glass lump further fell in the liquid tank, it was cooled while being absorbed by the water in a liquid tank, and was collect | recovered in the liquid tank. The glass lump collected from the liquid tank was washed to produce fine spherical particles made of glass.
<半導体球の形成への使用>
上記により作製した溶融物流出ノズルを溶解炉の下端に設けた。溶融ルツボ内にシリコン100gを入れ、溶解炉においてシリコン溶解温度である1420℃で溶解した。シリコンのメルトダウンが完了したところで、溶融ルツボ内にアルゴンまたはヘリウムにより圧力をかけることにより、溶融物流出ノズルより溶融シリコンを押し出して溶融シリコンを滴下し、これを溶融物流出ノズルの下に設けられた回収容器の冷却油内で冷却してシリコン球状体を作製した。本実施例においては溶融シリコンがノズルに濡れ上がることなく安定してシリコン球状体を取得できた。
<Use to form semiconductor sphere>
The melt outflow nozzle produced as described above was provided at the lower end of the melting furnace. 100 g of silicon was put in a melting crucible and melted at a melting temperature of 1420 ° C. in the melting furnace. When the silicon meltdown is completed, pressure is applied to the melting crucible with argon or helium to extrude the molten silicon from the melt outflow nozzle and drop the molten silicon, which is provided under the melt outflow nozzle. Silicon spheres were produced by cooling in the cooling oil in the recovery container. In this example, silicon spheroids could be obtained stably without molten silicon getting wet to the nozzle.
<金属球の形成への使用>
上記により作製した溶融物流出ノズルを、カーボンからなる坩堝の底部に設けた。坩堝内に5Kgの無酸素銅を原料として仕込み、シリンダーを下げて振動棒の下端で溶融物流出ノズルを塞ぎながら、アルゴン雰囲気中で坩堝内の加熱を開始して銅を溶融した。坩堝内の温度が1150℃になるように高周波誘導加熱器を設定した。ノズルに取り付けられたカーボンリングは、高周波誘導加熱器からの高周波を受けて加熱した。坩堝内に仕込んだ銅が完全に溶融した後に、シリンダーを上げて溶融物流出ノズルを開けた。振動棒を4000Hzで振動させるとともに、坩堝内の圧力が0.03MPaになるようにアルゴンガスを注入して溶融物の噴出を開始した。ノズルから噴出した液滴は、焼き入れ油で冷却して凝固させ、その後に回収して脱脂洗浄して乾燥し、銅球状体を得た。本実施例においては溶融銅がノズルに濡れ上がることなく安定して銅球状体を取得できた。
<Use for forming metal balls>
The melt outflow nozzle produced as described above was provided at the bottom of a crucible made of carbon. The crucible was charged with 5 kg of oxygen-free copper as a raw material, and while lowering the cylinder and closing the melt outlet nozzle at the lower end of the vibrating rod, heating in the crucible was started in an argon atmosphere to melt the copper. The high frequency induction heater was set so that the temperature in the crucible was 1150 ° C. The carbon ring attached to the nozzle was heated by receiving a high frequency from a high frequency induction heater. After the copper charged in the crucible was completely melted, the cylinder was raised and the melt outlet nozzle was opened. The vibrating rod was vibrated at 4000 Hz, and argon gas was injected so that the pressure in the crucible was 0.03 MPa. The droplets ejected from the nozzle were cooled and solidified with quenching oil, and then collected, degreased, washed and dried to obtain copper spheres. In the present Example, the copper spherical body was able to be acquired stably, without molten copper getting wet to a nozzle.
1 溶融物流出ノズル
2 先端
21 端面
3 流出部
31 内面
32 外面
4 傾斜部
41 第二内面
42 第二外面
5 流入部
51 第三内面
52 第三外面
6 流路
7 球状粒成形装置
8 保持容器
9 炉体
10 誘導路
11 回収手段
111 液体
A1 第一の流路断面
A2 第二の流路断面
B1 第一の外形断面
B2 第二の外形断面
a1 第一の流路断面積
a2 第二の流路断面積
b1 第一の外形断面積
b2 第二の外形断面積
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記流路に面する内面と、前記内面を覆う外面と、前記内面および前記外面を繋ぐ端面と、を備え、
前記流路の中心を通り、溶融物の流出方向と平行な断面における、溶融物流出方向の最下部に現れる、前記端面と、前記外面または内面のなす角θ1が、15度以上90度未満であることを特徴とする、溶融物流出ノズル。 In the melt outlet nozzle that forms the flow path of the melt,
An inner surface facing the flow path, an outer surface covering the inner surface, and an end surface connecting the inner surface and the outer surface,
An angle θ 1 formed between the end surface and the outer surface or the inner surface, which appears at the lowermost portion in the melt outflow direction in a cross-section parallel to the outflow direction of the melt through the center of the flow path, is 15 degrees or more and less than 90 degrees. A melt outflow nozzle, characterized in that
前記なす角θ1を2等分する直線と、前記端面と前記外面を繋ぐ曲面または前記端面と前記内面を繋ぐ曲面との交点Pにおける曲率半径が0.05mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の溶融物流出ノズル。 In a cross section passing through the center of the flow path and parallel to the outflow direction of the melt,
A radius of curvature at an intersection point P between a straight line that bisects the angle θ 1 formed and a curved surface that connects the end surface and the outer surface or a curved surface that connects the end surface and the inner surface is 0.05 mm or less. Item 2. The melt outlet nozzle according to Item 1.
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- 2007-04-27 JP JP2007119846A patent/JP2008273787A/en active Pending
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