JP2554572Y2 - 単結晶製造装置 - Google Patents

単結晶製造装置

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JP2554572Y2
JP2554572Y2 JP1991000410U JP41091U JP2554572Y2 JP 2554572 Y2 JP2554572 Y2 JP 2554572Y2 JP 1991000410 U JP1991000410 U JP 1991000410U JP 41091 U JP41091 U JP 41091U JP 2554572 Y2 JP2554572 Y2 JP 2554572Y2
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世一 安彦
洋一 片桐
朋美 小村
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は、例えば磁気ヘッドな
どの磁性材料に利用されるフェライト単結晶を製造する
ための単結晶製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、フェライト単結晶を作成する
場合にはブリッジマン法と称される方法が採用されてい
る。
【0003】このブリッジマン法を利用したフェライト
単結晶の製造装置としては、特開昭55ー128801
号公報に示されるように、ルツボ内で溶融したフェライ
ト原料(出発原料)を、垂直方向に沿って適当な温度勾
配をもった電気炉内に配置し、該電気炉内において、前
記ルツボを徐々に下降させることによって、前記ルツボ
の下部から、溶融したフェライト原料を固化させて単結
晶化するものがある。そして、この公報に示されるフェ
ライト単結晶の製造装置では、前記ルツボに対して、更
にフェライト原料(出発原料)の液相部と平衡共存する
組成のフェライト原料(投入原料)を固体の状態で、液
相部に投入するようにしており、これによって以下に示
すような問題が発生していた。すなわち、固体状の投入
原料が核となって、雑晶が発生する場合があり、これに
よってフェライト単結晶の歩留りが著しく低下するとい
う不具合があった。また、前記固体状の投入原料が、ル
ツボに対して斜めから挿入される場合があり、これによ
って該投入原料の下端部と、電気炉の特定の温度領域あ
るいはルツボとが正確に位置決めされず、この点におい
ても、単結晶の生成にむらが生じるという不具合が発生
していた。
【0004】この考案は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであって、(1)ルツボに対してフェライト組成を
有するフェライト原料(投入原料)を確実に一滴ずつ滴
下させることができて、フェライト単結晶の組成を均一
化することができる、(2)投入原料を構成するところ
の原料棒を垂直に保持して、被加熱部分である該原料棒
の下端部を加熱手段に対して正確に位置決めすることが
でき、これにより前記フェライト単結晶の生成にむらを
生じさせることなく、無駄の無い高い効率でそを製造す
ることができるといった効果を全て満足したフェライト
単結晶の製造装置の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案では、加熱手段内に設けられてフェライト単
結晶の種結晶となるフェライト原料が貯留されたルツボ
を有し、このルツボ内に、前記フェライト原料の液相部
と平衡共存する組成のフェライト原料が滴下されて液相
部の下部側に単結晶が育成される単結晶製造装置であっ
て、前記加熱手段が、中空の炉体からなり、炉体内上部
に原料棒が起立状態で設けられ、該原料棒の下方に前記
ルツボが設けられるとともに、前記炉体に上下方向に沿
って区分された複数のヒータ群が設けられ、ヒータ群
が、原料棒の温度を一定に保持するアニール部と、原料
棒下端を溶解して一滴ずつルツボ内に滴下させる溶解部
と、るつぼ内に生成したフェライト単結晶を生成し育成
させる育成部と、生成したフェライト単結晶を一定の温
度に維持する保持部とからなり、前記原料棒の上端部に
段差部分が設けられてなり、該段差部分において、保持
部材により前記原料棒が吊されたことを特徴とする。
【0006】
【作用】本考案によれば、フェライト原料の液相部と平
衡共存する組成の原料棒を加熱手段の内部に吊り下げ、
更に、この原料棒をルツボに対して一滴ずつ溶融して滴
下させるようにして液相部の下部側に単結晶を育成でき
るようにしたので、例えば従来のように、固体状の投入
原料が核となって、雑晶が発生することが防止され、フ
ェライト単結晶の組成を基に均一化させることができ
る。更に、炉体内部に原料棒とルツボが順次設けられ、
前記炉体のヒータ群が、アニール部と溶解部と育成部と
保持部とからなることで、原料棒の温度を一定に保持
し、原料棒下端を溶解して一滴ずつルツボに滴下させる
ことができ、フェライト単結晶を生成し育成させること
ができ、生成したフェライト単結晶を一定の温度に維持
でき、フェライト単結晶がその温度差により生じる歪で
割れることもない。 以上のような作用を得るためには、
アニール部が600〜1100℃の温度範囲、溶解部が
フェライトの融点よりも50〜100℃高い温度範囲、
育成部がフェライトの融点よりも10〜20℃高い温度
範囲、保持部が300〜1300℃の温度範囲に設定さ
れる構成であることが好ましい。
【0007】また更に、原料棒の上端部に段差部分を形
成し、かつ該段差部分において、保持部材により前記原
料棒を吊し、該原料棒の下部を自由に動ける状態にした
ので、前記保持部材に、該原料棒をその自重により垂直
な状態に配置して保持させることができ、これによって
被加熱部分であり、かつ溶解部分である該原料棒の下端
部を、加熱手段の特定の温度領域(例えば1600℃以
上の温度領域)に対して正確に位置決めすることができ
る。
【0008】
【実施例】本考案の実施例を図1〜図4を参照して説明
する。まず、図3を参照して本考案が適用される単結晶
製造装置の基本構成について説明する。
【0009】まず、図3において符号1で示すものは垂
直方向(矢印(イ)ー(ロ)方向)に沿って長尺なルツ
ボである。このルツボ1は、炉内管2によって下方から
支持されたものであり、その内部には出発原料であるフ
ェライト原料3が予め投入されている。また、符号4で
示すものは炉体であって、垂直方向(矢印(イ)ー
(ロ)方向)に沿って移動可能に設けられるとともに、
前記炉内管2上に固定されたルツボ1に対して相対的に
移動するようになっている。
【0010】また、この炉体4には、その移動方向であ
る矢印(イ)ー(ロ)方向に沿って複数のヒータ群が設
けられており、これらヒータ群は、それぞれが4つの温
度領域である、アニール部5、溶解部6、育成部7、保
持部8に区分されている(詳細は後述する)。また、前
記炉体4の上方位置であり、かつ前記ルツボ1の内部に
は、前記ルツボ1内に投入するための投入原料である原
料棒9が配置されている。この原料棒9は、図4に示さ
れる昇降装置10に設けられたワイヤ11に吊り下げら
れたものであって、その下端部は前記ルツボ1の内部空
間の上部位置に配置されている。
【0011】なお、上記のように区分されたヒータ群の
温度領域においては、上部に位置するアニール部5が6
00〜1100℃の温度範囲に設定され、また、中間部
上側に位置する溶解部6が、前記フェライトの融点(m
p.1570〜1590)より50℃から100℃ほど
高い温度範囲に設定され、また、中間部下側に位置する
育成部7が、前記融点(mp.1570〜1590℃)
より10℃から20℃ほど高い温度範囲に設定され、ま
た、下部に位置する保持部8が300〜1300℃の温
度範囲に設定されている。そして、これらの温度領域の
内、前記アニール部5は、原料棒9を一定の温度に維持
することにより、該原料棒9の内部歪みを除去し、かつ
該原料棒9がその温度差により生じる歪みから割れるこ
とを防止するものであり、また、前記溶解部6は原料棒
9を溶解して一滴ずつルツボ1内に滴下するものであ
り、また、前記育成部7はルツボ1内のフェライト原料
3と原料棒9を溶解したものとから、フェライト単結晶
を生成、育成させるものであり、また、前記保持部8は
生成したフェライト単結晶を一定の温度に維持すること
により、該フェライト単結晶がその温度差により生じる
歪みから割れることを防止するものである。
【0012】また、昇降装置10は、第4図に示される
ように、モータ16を駆動して、ワイヤ11を支持する
連結部材10A・10Aを垂直方向に移動させることに
より、該ワイヤ11とともに原料棒9を垂直方向に移動
させるものであって、前記モータ16による昇降動作は
符号17で示すコンピュータにより行われる。このコン
ピュータ17には、符号18で示す計量機により検出さ
れた原料棒9の重量データが入力され、このコンピュー
タ17は、この重量データを基にして原料棒9の下端部
が溶解されて減った長さを検出し(重量データを基にし
て検出した原料棒9の溶解量と、該原料棒9が減った長
さとの関係は予め実験等により求めて記憶させてお
く)、該原料棒9の下端部が溶解されて減った長さ分だ
け、該原料棒9を降下させ、これにより該原料棒9の下
端部を、ヒータ群の溶解部6(後述する)に対して常時
位置合わせするものである。
【0013】前記原料棒9の各種形態について図1及び
図2を参照して説明する。まず、図1に示される形態で
は、原料棒9の上端部9Aを大径とし、この上端部9A
に掛かるように該上端部9Aの直下の段差部(9a)に
これを保持する保持帯12を巻回し、更にこの保持帯1
2を支持する支持部材13に、前記昇降装置10からの
ワイヤ11を結ぶことによって、前記原料棒9をワイヤ
11に吊すようにしている。これによって、前記保持帯
12に、該原料棒9をその自重により垂直な状態に配置
して保持させることができ、これによって被加熱部分で
あり、かつ溶解部分である該原料棒9の下端部を、垂直
方向に温度領域が区分された炉体4の特定の温度領域
(溶解部6)に対して正確に位置決めすることができ、
かつ該原料棒9の下端部が溶解して減った場合に、連結
部材10A・10Aを垂直に降下させることにより、該
原料棒9の位置を垂直方向に修正して、前記炉体4の溶
解部6に対して正確に位置決めすることができるもので
ある。
【0014】また、図1に示される形態では原料棒9の
上端部9Aに単に段差部分を設けているのに対し、図2
で示される形態では前記上端部9Aに至る段差部分9a
をテーパー部9Bとし、このテーパー部9Bに保持帯1
2を巻回し、これによって原料棒9の自重によって前記
保持帯12を原料棒9に対して締め上げるようにしてい
る。これにより、前記原料棒9を垂直な状態に配置させ
つつ、前記保持帯12に強固に保持させることができる
ものである。
【0015】そして、以上のように構成された本実施例
の単結晶製造装置では以下の(1)〜(3)に示す効果
が得られる。
【0016】(1)フェライト原料の液相部と平衡共存
する組成の原料棒9を炉体4の溶解部6の付近に吊り下
げ、更に、この原料棒9をルツボ1に対して一滴ずつ溶
融して滴下させるようにしたので、例えば従来のよう
に、固体状の投入原料が核となって、雑晶が発生するこ
とが防止され、フェライト単結晶の組成を均一化させる
ことができる効果が得られる。
【0017】(2)ルツボ1内で溶融したフェライト原
料3中に、ヒータの溶解部6により溶解された原料棒9
を一滴ずつ滴下してゆき、これによってルツボ1内にお
いてフェライト単結晶が順次生成されてゆくものであ
る。そして、本実施例の場合、原料棒9を溶融させるた
めの溶解部6においてヒータの温度が最も高く設定(フ
ェライトの融点である1600℃以上に設定)され、か
つ育成部7において温度が比較的低く設定(フェライト
の融点である1600℃以下に設定)されていることか
ら、フェライト単結晶が生成されているルツボ1の下部
において、該ルツボ1の成分であるPtなどが熱により
溶け出すことを防止することができ、これによって製品
としてのフェライト単結晶の品質を向上させることがで
きる効果が得られる。
【0018】(3)原料棒9の上端部9Aに段差部分9
aを形成し、かつ該原料棒9に上端部における段差部分
9aに、該原料棒9を吊すための保持帯12を巻回し、
該原料棒9の下部を自由に動ける状態にしたので、前記
保持帯12に、該原料棒9をその自重により垂直な状態
に配置して保持させることができ、これによって被加熱
部分であり、かつ溶解部分である該原料棒9の下端部
を、垂直方向に温度領域が区分された炉体4の特定の温
度領域(つまり最も高い温度が必要とされる溶解部6)
に対して正確に位置決めすることができ、無駄のない効
率の良い加熱を行うことができる。
【0019】なお、本実施例において、ルツボ1内に予
め投入されるフェライト原料2としては、例えばMnー
Znフェライト単結晶を作成する場合には、Fe23
54mol%、MnOが28mol%、ZnOが18m
ol%の組成ものが使用され、このような組成のフェラ
イト原料2を炉体4内で溶融し、更にこの溶融したフェ
ライト原料2を炉体4の温度変化により、その下側から
徐々に固化させることによって、フェライト単結晶を順
次成長させて行くものである。また、前記昇降装置10
に吊り下げられる原料棒9は、溶融したフェライト原料
が固化する際にZnが選択的に固化することにより、成
長が進むにつれて相対的にMnの組成が増加することを
防止するものであって、具体的にはFe23が53.5
mol%、ZnOが20mol%の割合で含有されてい
る。
【0020】
【考案の効果】以上詳細に説明したように本考案によれ
ば、フェライト原料の液相部と平衡共存する組成の原料
棒を加熱手段の内部に吊り下げ、更に、この原料棒をル
ツボに対して一滴ずつ溶融して滴下させて液相部の下部
側に単結晶を育成できるようにしたので、例えば従来の
ように、固体状の投入原料が核となって、雑晶が発生す
ることが防止され、フェライト単結晶の組成を均一化さ
せることができる。次に、炉体内部に原料棒とルツボが
順次設けられ、前記炉体のヒータ群が、アニール部と溶
解部と育成部と保持部とからなることで、原料棒の温度
を一定に保持し、原料棒下端を溶解して一滴ずつルツボ
に滴下させることができ、フェライト単結晶を生成し育
成させることができ、生成したフェライト単結晶を一定
の温度に維持できるので、フェライト単結晶がその温度
差により生じる歪で割れることを防止できる。 以上のよ
うな作用を得るためには、アニール部が600〜110
0℃の温度範囲、溶解部がフェライトの融点よりも50
〜100℃高い温度範囲、育成部がフェライトの融点よ
りも10〜20℃高い温度範囲、保持部が300〜13
00℃の温度範囲に設定される構成であることが好まし
い。
【0021】また更に、本考案によれば、原料棒の上端
部に段差部分を形成し、かつ該原料棒の上端部における
段差部分に、該原料棒を吊すための保持部材を巻回し、
該原料棒の下部を自由に動ける状態にしたので、前記保
持部材に、該原料棒をその自重により垂直な状態に配置
して保持させることができ、これによって被加熱部分で
あり、かつ溶解部分である該原料棒の下端部を、加熱手
段の特定の温度領域に対して正確に位置決めすることが
でき、無駄のない高い効率でフェライト単結晶を製造す
ることができるといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案を示す原料棒の保持形態を示す正面図。
【図2】本考案を示す原料棒の保持形態の他の例を示す
正断面図。
【図3】単結晶製造装置の全体概略構成を示す正面図。
【図4】原料棒をフィードバック制御させつつ昇降させ
るための装置を示す正面図。
【符号の説明】
1 ルツボ 4 炉体(加熱手段) 5 アニール部 6 溶解部 7 育成部 8 保持部 9 原料棒 9A 上端部 9a 段差部分
フロントページの続き (72)考案者 小村 朋美 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アル プス電気株式会社内 (72)考案者 矢羽 晃一 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アル プス電気株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−156090(JP,A) 特開 昭55−67598(JP,A) 特開 昭58−208194(JP,A) 特開 平2−196084(JP,A) 特許2638687(JP,B2) 実用新案登録2543828(JP,Y2) 高須新一郎著、「結晶育成基礎技 術」、財団法人東京大学出版会、 (1986年)、P.154〜155

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱手段内に設けられてフェライト単結
    晶の種結晶となるフェライト原料が貯留されたルツボ
    有し、このルツボ内に、前記フェライト原料の液相部と
    平衡共存する組成のフェライト原料が滴下されて液相部
    の下部側に単結晶が育成される単結晶製造装置であっ
    て、前記加熱手段が、中空の炉体からなり、炉体内上部
    に原料棒が起立状態で設けられ、該原料棒の下方に前記
    ルツボが設けられるとともに、前記炉体に上下方向に沿
    って区分された複数のヒータ群が設けられ、ヒータ群
    が、原料棒の温度を一定に保持するアニール部と、原料
    棒下端を溶解して一滴ずつルツボ内に滴下させる溶解部
    と、るつぼ内に生成したフェライト単結晶を生成し育成
    させる育成部と、生成したフェライト単結晶を一定の温
    度に維持する保持部とからなり、 前記原料棒の上端部に段差部分が設けられてなり、該段
    差部分において、保持部材により前記原料棒が吊された
    ことを特徴とする単結晶製造装置。
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Title
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