JPH11241888A - 静電浮遊炉 - Google Patents
静電浮遊炉Info
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- JPH11241888A JPH11241888A JP4306398A JP4306398A JPH11241888A JP H11241888 A JPH11241888 A JP H11241888A JP 4306398 A JP4306398 A JP 4306398A JP 4306398 A JP4306398 A JP 4306398A JP H11241888 A JPH11241888 A JP H11241888A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 浮遊加熱中の材料の回転を、任意の方向で制
御することが可能な、静電浮遊炉の制御方式を得る。 【解決手段】 照射位置可動型加熱用レーザ１６を付加
し、浮遊している材料１１の回転に合わせて、加熱用レ
ーザ１６の照射位置を調整することにより、任意の方向
に遇力を与え、これによって材料１１の任意の方向の回
転を制御する。
御することが可能な、静電浮遊炉の制御方式を得る。 【解決手段】 照射位置可動型加熱用レーザ１６を付加
し、浮遊している材料１１の回転に合わせて、加熱用レ
ーザ１６の照射位置を調整することにより、任意の方向
に遇力を与え、これによって材料１１の任意の方向の回
転を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、静電力で材料を
空中に浮遊させることによって、無接触で加熱、溶融、
冷却等の材料製造が行える、静電浮遊炉に関するもので
ある。
空中に浮遊させることによって、無接触で加熱、溶融、
冷却等の材料製造が行える、静電浮遊炉に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図９は従来の静電浮遊炉を示すものであ
る。図において、１は材料製造を行うための容器である
チャンバ、２はチャンバの中の雰囲気を材料製造条件に
必要な雰囲気ガスまたは真空の状態にするための雰囲気
制御装置、３は材料に紫外線を照射し電子を放出させる
ことによってこの材料をプラスに帯電させるための紫外
線源、４は帯電した材料を静電力による反発力で空中に
浮かせるための平板電極と水平方向に電界の強度を位相
差をつけて回転させることを可能とする４分極リング電
極からなる平板リング型上下電極、４ａは上中心電極、
４ｂは上外部４分極リング電極、４ｃは下中心電極、４
ｄは下外部４分極リング電極、５は材料の浮遊位置を検
出するための位置検出装置、６は浮遊している材料を加
熱溶融させるための加熱用レーザ、７は加熱された材料
の温度を無接触で測定するための放射温度計、８は製造
中の材料の表面の様子を観察するためのビデオ観察装
置、９は位置検出装置５で検出した位置を制御するため
に４の電極に与える電圧を制御供給する電極電圧制御装
置、１０は材料を把持した状態で移動し電極の間に到達
したときに材料を解放する材料放出装置、１１は製造に
供される金属やガラスやセラミックス等の材料、１２は
紫外線源３により照射される紫外線、１３は材料１１に
照射された紫外線１２が反射して電極４に当たり生じる
電子、１４は加熱された材料１１から出入りする酸素で
ある。
る。図において、１は材料製造を行うための容器である
チャンバ、２はチャンバの中の雰囲気を材料製造条件に
必要な雰囲気ガスまたは真空の状態にするための雰囲気
制御装置、３は材料に紫外線を照射し電子を放出させる
ことによってこの材料をプラスに帯電させるための紫外
線源、４は帯電した材料を静電力による反発力で空中に
浮かせるための平板電極と水平方向に電界の強度を位相
差をつけて回転させることを可能とする４分極リング電
極からなる平板リング型上下電極、４ａは上中心電極、
４ｂは上外部４分極リング電極、４ｃは下中心電極、４
ｄは下外部４分極リング電極、５は材料の浮遊位置を検
出するための位置検出装置、６は浮遊している材料を加
熱溶融させるための加熱用レーザ、７は加熱された材料
の温度を無接触で測定するための放射温度計、８は製造
中の材料の表面の様子を観察するためのビデオ観察装
置、９は位置検出装置５で検出した位置を制御するため
に４の電極に与える電圧を制御供給する電極電圧制御装
置、１０は材料を把持した状態で移動し電極の間に到達
したときに材料を解放する材料放出装置、１１は製造に
供される金属やガラスやセラミックス等の材料、１２は
紫外線源３により照射される紫外線、１３は材料１１に
照射された紫外線１２が反射して電極４に当たり生じる
電子、１４は加熱された材料１１から出入りする酸素で
ある。
【０００３】次に、静電浮遊炉の制御方式を説明する。
雰囲気制御装置２により、チャンバ１の内部に雰囲気が
制御されている状態で、材料１１は材料放出装置１０に
把持された電極の中間まで運ばれる。ここで、上下電極
４に電極電圧制御装置９により電圧をかけ、上下電極４
の間に電界を発生させ、さらに材料放出装置１０を通じ
て材料１１を帯電させる。そして十分材料１１が帯電し
た後に、材料放出装置１０の把持を解放し、上下電極４
の電圧をさらに上げ、電界による静電力により材料１１
を空中に浮遊させる。浮遊した材料１１は、紫外線源３
から紫外線を照射され、さらに帯電量を補給する。位置
検出装置５は浮遊した材料１１の位置を検出し、この位
置検出装置５の出力が電極電圧制御装置９に入力され、
位置のずれに対する電極電圧を算出し、この制御量に基
づいて電圧を制御することによって、材料１１の位置を
制御する。このようにして位置が制御され、上下電極の
４の間に浮遊している材料１１を、加熱用レーザ６によ
って加熱し、またビデオ観察装置８で観察し、さらに放
射温度計７で温度を測定することによって、材料１１を
空中に浮遊させた無接触状態で材料製造を行う。
雰囲気制御装置２により、チャンバ１の内部に雰囲気が
制御されている状態で、材料１１は材料放出装置１０に
把持された電極の中間まで運ばれる。ここで、上下電極
４に電極電圧制御装置９により電圧をかけ、上下電極４
の間に電界を発生させ、さらに材料放出装置１０を通じ
て材料１１を帯電させる。そして十分材料１１が帯電し
た後に、材料放出装置１０の把持を解放し、上下電極４
の電圧をさらに上げ、電界による静電力により材料１１
を空中に浮遊させる。浮遊した材料１１は、紫外線源３
から紫外線を照射され、さらに帯電量を補給する。位置
検出装置５は浮遊した材料１１の位置を検出し、この位
置検出装置５の出力が電極電圧制御装置９に入力され、
位置のずれに対する電極電圧を算出し、この制御量に基
づいて電圧を制御することによって、材料１１の位置を
制御する。このようにして位置が制御され、上下電極の
４の間に浮遊している材料１１を、加熱用レーザ６によ
って加熱し、またビデオ観察装置８で観察し、さらに放
射温度計７で温度を測定することによって、材料１１を
空中に浮遊させた無接触状態で材料製造を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図９に示すような静電
浮遊炉においては、材料１１の回転制御を行う場合、平
面リング型上下電極４の一部である４分極リング電極の
各々に与える電圧を、電極電圧制御装置９によって位相
差をつけて制御することにより、水平方向の電界の強度
を右回りまたは左回りに回転させながら変え、材料１１
に加える水平方向の静電力を制御することによって水平
方向の制御を行っていた。これに対して電極電圧制御装
置９は、上下の電極電圧に位相差をつけて制御する機能
を有していないため、垂直方向の電界の変化を生じさせ
ることができず、よって垂直方向の回転制御は行うこと
ができないために材料に不要な遠心力による加速度を与
えることにより実験の目的が達成されなかったり、また
回転が速い場合には材料の観測ができないという課題が
あった。
浮遊炉においては、材料１１の回転制御を行う場合、平
面リング型上下電極４の一部である４分極リング電極の
各々に与える電圧を、電極電圧制御装置９によって位相
差をつけて制御することにより、水平方向の電界の強度
を右回りまたは左回りに回転させながら変え、材料１１
に加える水平方向の静電力を制御することによって水平
方向の制御を行っていた。これに対して電極電圧制御装
置９は、上下の電極電圧に位相差をつけて制御する機能
を有していないため、垂直方向の電界の変化を生じさせ
ることができず、よって垂直方向の回転制御は行うこと
ができないために材料に不要な遠心力による加速度を与
えることにより実験の目的が達成されなかったり、また
回転が速い場合には材料の観測ができないという課題が
あった。
【０００５】また、図９に示すような静電浮遊炉におい
ては、雰囲気制御装置２により一度チャンバ１の中の雰
囲気が所定の酸素分圧の混合ガスに設定されると、製造
開始後は封じ込め状態になり、製造中に材料１１から放
出または吸収される酸素量に合わせて、雰囲気ガスの酸
素分圧を制御することができず、このため実験に適した
雰囲気成分が保持できず、実験の目的が達成されないと
いう課題があった。
ては、雰囲気制御装置２により一度チャンバ１の中の雰
囲気が所定の酸素分圧の混合ガスに設定されると、製造
開始後は封じ込め状態になり、製造中に材料１１から放
出または吸収される酸素量に合わせて、雰囲気ガスの酸
素分圧を制御することができず、このため実験に適した
雰囲気成分が保持できず、実験の目的が達成されないと
いう課題があった。
【０００６】また、図９に示すような静電浮遊炉におい
ては、浮遊後の材料１１の帯電量を補強するために紫外
線源３から照射される紫外線が、材料１１に反射し平板
リング型上下電極４に当たることによって、電極４から
電子を発生させ、プラスに帯電している材料１１にこの
発生した電子が流れこみ、材料１１の帯電料を減少させ
て、浮遊位置を不安定にさせることにより、実験のため
の加熱や観察がしにくく、実験の目的が達成されないと
いう課題があった。
ては、浮遊後の材料１１の帯電量を補強するために紫外
線源３から照射される紫外線が、材料１１に反射し平板
リング型上下電極４に当たることによって、電極４から
電子を発生させ、プラスに帯電している材料１１にこの
発生した電子が流れこみ、材料１１の帯電料を減少させ
て、浮遊位置を不安定にさせることにより、実験のため
の加熱や観察がしにくく、実験の目的が達成されないと
いう課題があった。
【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、材料１１の垂直方向の回転
を制御するための手段と、さらに材料１１の任意の方向
の回転を制御するための手段と、製造中の酸素分圧を一
定に制御するための手段と、電極４から発生する電子１
３が材料１１に流れ込むのを防ぐための磁石を有し、適
切に安定した浮遊加熱ができる静電浮遊炉の制御方法を
得ることを目的とするものである。
ためになされたものであり、材料１１の垂直方向の回転
を制御するための手段と、さらに材料１１の任意の方向
の回転を制御するための手段と、製造中の酸素分圧を一
定に制御するための手段と、電極４から発生する電子１
３が材料１１に流れ込むのを防ぐための磁石を有し、適
切に安定した浮遊加熱ができる静電浮遊炉の制御方法を
得ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明の静電浮遊炉
は、上下の外部４分極リング電極と中心電極の位置とを
ずらし、これらのかける電圧を垂直方向に位相差をつけ
て変化させ、垂直方向の電界強度を１方向に回転させる
ことによって、材料１１の垂直方向の回転を制御できる
機能を有するものである。
は、上下の外部４分極リング電極と中心電極の位置とを
ずらし、これらのかける電圧を垂直方向に位相差をつけ
て変化させ、垂直方向の電界強度を１方向に回転させる
ことによって、材料１１の垂直方向の回転を制御できる
機能を有するものである。
【０００９】第２の発明の静電浮遊炉は、材料１１に対
して、加熱源である加熱用レーザ６の照射位置を可変に
し、材料１１に任意の方向の遇力を与えることによっ
て、浮遊加熱中の材料１１の回転を水平方向、垂直方向
にかかわらず、任意の方向に制御できる機能を有するも
のである。
して、加熱源である加熱用レーザ６の照射位置を可変に
し、材料１１に任意の方向の遇力を与えることによっ
て、浮遊加熱中の材料１１の回転を水平方向、垂直方向
にかかわらず、任意の方向に制御できる機能を有するも
のである。
【００１０】第３の発明の静電浮遊炉は、酸素分圧調整
装置によって、製造中の雰囲気ガス酸素分圧を一定に保
持することにより、材料１１と回りの雰囲気ガスとの間
で出入りする酸素の量を抑え、これに伴う電子の出入り
を抑えることにより、材料１１の帯電量の変動を防ぎ、
浮遊加熱中に安定した位置制御が行える機能を有するも
のである。
装置によって、製造中の雰囲気ガス酸素分圧を一定に保
持することにより、材料１１と回りの雰囲気ガスとの間
で出入りする酸素の量を抑え、これに伴う電子の出入り
を抑えることにより、材料１１の帯電量の変動を防ぎ、
浮遊加熱中に安定した位置制御が行える機能を有するも
のである。
【００１１】第４の発明の静電浮遊炉は、上部中心電極
４ａの上に磁石を置き、これによって電極４から発生す
る電子１３が材料１１に流れ込むのを防ぐことによっ
て、製造中の材料１１の帯電量の変動を防ぎ、浮遊加熱
中に安定した位置制御が行える機能を有するものであ
る。
４ａの上に磁石を置き、これによって電極４から発生す
る電子１３が材料１１に流れ込むのを防ぐことによっ
て、製造中の材料１１の帯電量の変動を防ぎ、浮遊加熱
中に安定した位置制御が行える機能を有するものであ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１の静電浮遊炉を示す図である。図におい
て、１は材料製造を行うための容器であるチャンバ、２
はチャンバ内の雰囲気を材料製造に必要な雰囲気ガスま
たは真空の状態にするための雰囲気制御装置、３は製造
に用いる材料に紫外線を照射し電子を放出させることに
よってこの材料をプラスに帯電させるための紫外線源、
５は材料の浮遊位置を検出するための位置検出装置、６
は浮遊している材料を加熱溶融させるための加熱用レー
ザ、７は加熱された材料の温度を無接触で測定するため
の放射温度計、８は製造中の材料の表面の様子を観察す
るためのビデオ観察装置、９は位置検出装置５で検出し
た位置と回転を制御するために各電極１５に与える電圧
を制御供給する電極電圧制御装置、１０は材料を把持し
た状態で移動し電極１５の間に到達したときに材料を解
放する材料放出装置、１１は製造に供される材料、１２
は紫外線源３により照射される紫外線、１３は材料１１
に照射された紫外線１２が反射して電極１５に当たり生
じる電子、１４は加熱された材料１１から放出または吸
収される酸素、１５は帯電した材料１１を静電力による
反発力で空中に浮かせるための平板電極と水平垂直の両
方向に電界の強度を位相差をつけて回転させることを可
能とする４分極リング電極からなる非平板リング型上下
電極、１５ａは上中心電極、１５ｂは上外部４分極リン
グ電極、１５ｃは下中心電極、１５ｄは下外部４分極リ
ング電極である。
の実施の形態１の静電浮遊炉を示す図である。図におい
て、１は材料製造を行うための容器であるチャンバ、２
はチャンバ内の雰囲気を材料製造に必要な雰囲気ガスま
たは真空の状態にするための雰囲気制御装置、３は製造
に用いる材料に紫外線を照射し電子を放出させることに
よってこの材料をプラスに帯電させるための紫外線源、
５は材料の浮遊位置を検出するための位置検出装置、６
は浮遊している材料を加熱溶融させるための加熱用レー
ザ、７は加熱された材料の温度を無接触で測定するため
の放射温度計、８は製造中の材料の表面の様子を観察す
るためのビデオ観察装置、９は位置検出装置５で検出し
た位置と回転を制御するために各電極１５に与える電圧
を制御供給する電極電圧制御装置、１０は材料を把持し
た状態で移動し電極１５の間に到達したときに材料を解
放する材料放出装置、１１は製造に供される材料、１２
は紫外線源３により照射される紫外線、１３は材料１１
に照射された紫外線１２が反射して電極１５に当たり生
じる電子、１４は加熱された材料１１から放出または吸
収される酸素、１５は帯電した材料１１を静電力による
反発力で空中に浮かせるための平板電極と水平垂直の両
方向に電界の強度を位相差をつけて回転させることを可
能とする４分極リング電極からなる非平板リング型上下
電極、１５ａは上中心電極、１５ｂは上外部４分極リン
グ電極、１５ｃは下中心電極、１５ｄは下外部４分極リ
ング電極である。
【００１３】上記のように構成された静電浮遊炉におい
ては、浮遊している材料１１の回転に合わせて、上外部
４分極リング電極１５ｂと、下外部４分極リング電極１
５ｄに与える電圧を位相差を付けて変えることによっ
て、材料１１の回りの電界強度を垂直方向に回転させる
ことにより、材料１１の回転方向と逆向きに静電力を発
生させて材料１１の回転を制御することが可能となる。
ては、浮遊している材料１１の回転に合わせて、上外部
４分極リング電極１５ｂと、下外部４分極リング電極１
５ｄに与える電圧を位相差を付けて変えることによっ
て、材料１１の回りの電界強度を垂直方向に回転させる
ことにより、材料１１の回転方向と逆向きに静電力を発
生させて材料１１の回転を制御することが可能となる。
【００１４】図２は、この静電浮遊炉によって、垂直方
向の回転を制御する動作について説明した図である。図
において、２０は垂直方向の電界の回転方向すなわち材
料１１への回転制御力を示す。この回転制御力２０は、
回転制御量に合わせて設定した３種類の電圧値を上中心
電極１５ａ、上外部４分極リング電極１５ｂ、下外部４
分極リング電極１５ｄと、下中心電極１５ｃ、下外部４
分極リング電極１５ｄ、上外部４分極リング電極１５ｂ
に大きい順に印加し、次にこれを各電極に１つづつずら
して印加していくことによって印加される電圧をサイク
リックに変化させることによって発生する。２１は材料
１１のもともと持っている回転方向を示す。
向の回転を制御する動作について説明した図である。図
において、２０は垂直方向の電界の回転方向すなわち材
料１１への回転制御力を示す。この回転制御力２０は、
回転制御量に合わせて設定した３種類の電圧値を上中心
電極１５ａ、上外部４分極リング電極１５ｂ、下外部４
分極リング電極１５ｄと、下中心電極１５ｃ、下外部４
分極リング電極１５ｄ、上外部４分極リング電極１５ｂ
に大きい順に印加し、次にこれを各電極に１つづつずら
して印加していくことによって印加される電圧をサイク
リックに変化させることによって発生する。２１は材料
１１のもともと持っている回転方向を示す。
【００１５】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２の静電浮遊炉を示す図である。図において、１６は
浮遊している材料１１を加熱溶融させるための加熱源で
あり、照射位置を任意に変えることができる照射位置可
動型加熱用レーザ、１７は加熱用レーザの照射位置を材
料１１の回転に合わせて調節する加熱用レーザ照射位置
制御装置である。
態２の静電浮遊炉を示す図である。図において、１６は
浮遊している材料１１を加熱溶融させるための加熱源で
あり、照射位置を任意に変えることができる照射位置可
動型加熱用レーザ、１７は加熱用レーザの照射位置を材
料１１の回転に合わせて調節する加熱用レーザ照射位置
制御装置である。
【００１６】上記のように構成された静電浮遊炉におい
ては、浮遊している材料１１の回転に合わせて、照射位
置可動型加熱用レーザ１６の材料１１に対する照射位置
を材料に対して上下左右に変えることにより、任意の方
向に遇力を与えることができ、材料１１の水平方向、垂
直方向にかかわらずあらゆる方向に回転を制御すること
が可能となる。
ては、浮遊している材料１１の回転に合わせて、照射位
置可動型加熱用レーザ１６の材料１１に対する照射位置
を材料に対して上下左右に変えることにより、任意の方
向に遇力を与えることができ、材料１１の水平方向、垂
直方向にかかわらずあらゆる方向に回転を制御すること
が可能となる。
【００１７】図４は、この静電浮遊炉によって、任意の
方向の回転を制御する動作について説明した図である。
図において、２２は材料１１に照射する照射位置可動型
加熱用レーザ１６の照射点位置、２３はレーザの遇力に
より材料１１に発生する回転制御力を示す。
方向の回転を制御する動作について説明した図である。
図において、２２は材料１１に照射する照射位置可動型
加熱用レーザ１６の照射点位置、２３はレーザの遇力に
より材料１１に発生する回転制御力を示す。
【００１８】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３の静電浮遊炉を示す図である。図において、１８は
酸素分圧調整装置で、所定の酸素分圧を下回ると酸素を
放出し、また逆にこれを上回ると酸素と吸収する特性を
もった素材の塊を内蔵するもので、チャンバ１内の雰囲
気ガス中の酸素分圧を一定に保つための装置である。
態３の静電浮遊炉を示す図である。図において、１８は
酸素分圧調整装置で、所定の酸素分圧を下回ると酸素を
放出し、また逆にこれを上回ると酸素と吸収する特性を
もった素材の塊を内蔵するもので、チャンバ１内の雰囲
気ガス中の酸素分圧を一定に保つための装置である。
【００１９】上記のように構成された静電浮遊炉におい
ては、酸素分圧調整装置１８が、チャンバ内の雰囲気ガ
ス中の酸素濃度の変化に合わせて、酸素を放出または吸
収することによって、製造中の雰囲気ガス酸素分圧を一
定に保持し、これによって材料１１と回りの雰囲気ガス
との間で出入りする酸素の量を抑え、これに伴う電子の
出入りを抑えることにより、材料１１の帯電量の変動を
防ぎ、浮遊加熱中に安定した位置制御を行うことが可能
となる。
ては、酸素分圧調整装置１８が、チャンバ内の雰囲気ガ
ス中の酸素濃度の変化に合わせて、酸素を放出または吸
収することによって、製造中の雰囲気ガス酸素分圧を一
定に保持し、これによって材料１１と回りの雰囲気ガス
との間で出入りする酸素の量を抑え、これに伴う電子の
出入りを抑えることにより、材料１１の帯電量の変動を
防ぎ、浮遊加熱中に安定した位置制御を行うことが可能
となる。
【００２０】図６は、この静電浮遊炉によって、雰囲気
ガス中の酸素分圧を一定に保持する動作について説明し
た図である。図において、２４は酸素分圧調整装置から
放出または吸収される酸素を示す。
ガス中の酸素分圧を一定に保持する動作について説明し
た図である。図において、２４は酸素分圧調整装置から
放出または吸収される酸素を示す。
【００２１】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４の静電浮遊炉を示す図である。図において、１９は
電極４から発生する電子１３がプラスに帯電している材
料１１に流れ込み、材料１１の帯電量を減らすことを防
ぐためにその進路を曲げるための磁界を発生させる磁石
である。
態４の静電浮遊炉を示す図である。図において、１９は
電極４から発生する電子１３がプラスに帯電している材
料１１に流れ込み、材料１１の帯電量を減らすことを防
ぐためにその進路を曲げるための磁界を発生させる磁石
である。
【００２２】上記のように構成された静電浮遊炉におい
ては、上部中心電極４ａの上に置かれた磁石１９が、材
料１１の回りに磁界を発生させ、これが電極４から発生
した電子１３の進路を材料１１から外れた方向に曲げる
ことによって、材料１１に電子１３が流れ込むのを防止
しこれにより、実験中の材料１１の帯電量の変動を防
ぎ、浮遊加熱中に安定した位置制御が行える機能を有す
るものである。
ては、上部中心電極４ａの上に置かれた磁石１９が、材
料１１の回りに磁界を発生させ、これが電極４から発生
した電子１３の進路を材料１１から外れた方向に曲げる
ことによって、材料１１に電子１３が流れ込むのを防止
しこれにより、実験中の材料１１の帯電量の変動を防
ぎ、浮遊加熱中に安定した位置制御が行える機能を有す
るものである。
【００２３】図８は、この静電浮遊炉によって、電極４
から発生する電子１３の進路を、磁石１９により曲げる
動作について説明したものである。２５は電極４の上に
置かれた磁石１９により発生する磁界、２６はこの磁界
２５によって曲げられた電子１３の進路を示す。
から発生する電子１３の進路を、磁石１９により曲げる
動作について説明したものである。２５は電極４の上に
置かれた磁石１９により発生する磁界、２６はこの磁界
２５によって曲げられた電子１３の進路を示す。
【００２４】
【発明の効果】この発明によれば、上下の外部４分極リ
ング電極の電圧を異相差をつけて変化させることによ
り、静電界を垂直方向に回転させることができ、これに
よって浮遊している製造材料の垂直方向の回転を制御す
ることができる。
ング電極の電圧を異相差をつけて変化させることによ
り、静電界を垂直方向に回転させることができ、これに
よって浮遊している製造材料の垂直方向の回転を制御す
ることができる。
【００２５】この発明によれば、加熱源である半導体レ
ーザの照射位置を上下左右に変えることにより、浮遊し
ている材料に任意の方向の遇力を与えることができ、こ
れによってこの材料のあらゆる方向の回転を制御するこ
とができる。
ーザの照射位置を上下左右に変えることにより、浮遊し
ている材料に任意の方向の遇力を与えることができ、こ
れによってこの材料のあらゆる方向の回転を制御するこ
とができる。
【００２６】この発明によれば、酸素分圧調整装置が製
造中の雰囲気ガスの酸素濃度に合わせて酸素の放出また
は吸収することにより、製造中の雰囲気ガス酸素分圧を
一定に保持することができ、これによって製造材料と回
りの雰囲気ガスとの間で出入りする酸素の量とこれに伴
う電子の出入りが抑えられるため、浮遊加熱中の材料の
位置制御を安定して行うことができる。
造中の雰囲気ガスの酸素濃度に合わせて酸素の放出また
は吸収することにより、製造中の雰囲気ガス酸素分圧を
一定に保持することができ、これによって製造材料と回
りの雰囲気ガスとの間で出入りする酸素の量とこれに伴
う電子の出入りが抑えられるため、浮遊加熱中の材料の
位置制御を安定して行うことができる。
【００２７】この発明によれば、上部電極の上に磁石を
置き、材料の回りに磁界を作ることによって、外部から
材料に流れ込もうとする電子の進路を、材料から離れる
方向に曲げることができ、これによって製造中の材料の
帯電量の変動を防ぎ、浮遊加熱中の位置制御を安定して
行うことができる。
置き、材料の回りに磁界を作ることによって、外部から
材料に流れ込もうとする電子の進路を、材料から離れる
方向に曲げることができ、これによって製造中の材料の
帯電量の変動を防ぎ、浮遊加熱中の位置制御を安定して
行うことができる。
【図１】 この発明の実施の形態１による静電浮遊炉の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による回転制御力の
概念を示す図である。
概念を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による静電浮遊炉の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による回転制御力の
概念を示す図である。
概念を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による静電浮遊炉の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による静電浮遊炉に
おいて、酸素分圧調整装置の酸素放出および吸収の概念
を示す図である。
おいて、酸素分圧調整装置の酸素放出および吸収の概念
を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態４による静電浮遊炉の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態４による静電浮遊炉に
おいて、磁石の発生する磁界とこれによる電子の流れの
概念を示す図である。
おいて、磁石の発生する磁界とこれによる電子の流れの
概念を示す図である。
【図９】 従来の静電浮遊炉の構成を示す図である。
１ チャンバ、２ 雰囲気制御装置、３ 紫外線源、４
電極、５ 位置検出装置、６ 加熱用レーザ、７ 放
射温度計、８ ビデオ観察装置、９ 電極電圧制御装
置、１０ 材料放出装置、１１ 材料、１２ 紫外線源
から照射される紫外線、１３ 電極から発生する電子、
１４ 材料から放出または吸収される酸素、１５ 非平
板リング型上下電極、１５ａ 上中心電極、１５ｂ 上
外部４分極リング電極、１５ｃ 下中心電極、１５ｄ
下外部４分極リング電極、１６ 照射位置可動型加熱用
レーザ、１７ 加熱用レーザ照射位置制御装置、１８
酸素分圧調整装置、１９ 磁石、２０ 垂直方向の電界
の回転方向、２１ 垂直方向の電界による回転制御力、
２２ 加熱用レーザ照射位置、２３ レーザの遇力に発
生する任意方向の回転制御力、２４ 酸素分圧調整装置
から放出または吸収される酸素、２５ 磁石から発生す
る磁界、２６ 磁界により曲げられた電子の進路。
電極、５ 位置検出装置、６ 加熱用レーザ、７ 放
射温度計、８ ビデオ観察装置、９ 電極電圧制御装
置、１０ 材料放出装置、１１ 材料、１２ 紫外線源
から照射される紫外線、１３ 電極から発生する電子、
１４ 材料から放出または吸収される酸素、１５ 非平
板リング型上下電極、１５ａ 上中心電極、１５ｂ 上
外部４分極リング電極、１５ｃ 下中心電極、１５ｄ
下外部４分極リング電極、１６ 照射位置可動型加熱用
レーザ、１７ 加熱用レーザ照射位置制御装置、１８
酸素分圧調整装置、１９ 磁石、２０ 垂直方向の電界
の回転方向、２１ 垂直方向の電界による回転制御力、
２２ 加熱用レーザ照射位置、２３ レーザの遇力に発
生する任意方向の回転制御力、２４ 酸素分圧調整装置
から放出または吸収される酸素、２５ 磁石から発生す
る磁界、２６ 磁界により曲げられた電子の進路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 美和 茨城県つくば市千現２丁目１番１ 宇宙開 発事業団筑波宇宙センター内
Claims (4)
- 【請求項１】 材料製造を行うための容器であるチャン
バと、このチャンバ内を製造条件に合わせてガスを充填
または真空引きするための雰囲気制御装置と、この製造
に用いる材料を帯電させるための紫外線源と、この帯電
した材料を静電力による反発力で空中に浮かせかつ材料
の回転を制御するために電界を発生させる非平板リング
型上下電極と、これらの全ての電極構成部に位相差をつ
けて電圧を供給できる電極電圧制御装置と、材料の浮遊
位置を検出し制御するための位置検出制御装置と、上記
電極により空中に浮遊している材料を加熱し溶融させる
ための加熱源と、この加熱された材料の温度を測定する
温度計測装置と、上記材料の表面の様子や回転の状況を
観察するためのビデオ観察装置と、上記材料を把持した
状態で移動し上記電極の間に到達したときに材料を解放
する材料放出装置とを備えたことを特徴とする、静電浮
遊炉。 - 【請求項２】 材料製造を行うための容器であるチャン
バと、このチャンバ内を製造条件に合わせてガスを充填
または真空引きするための雰囲気制御装置と、この製造
に用いる材料を帯電させるための紫外線源と、この帯電
した材料を静電力による反発力で空中に浮かせるために
電界を発生させる平板リング型上下電極と、上記材料の
浮遊位置を検出し制御するための位置検出制御装置と、
上記電極により空中に浮遊している材料を加熱溶融さ
せ、かつ上記材料に対する照射位置を変えることにより
上記材料に遇力を与えこれによって材料の回転を制御す
ることができる照射方向可変型レーザ加熱装置と、上記
加熱された材料の温度を測定する温度計測装置と、上記
材料の表面の様子や回転の状況を観察するためのビデオ
観察装置と、上記材料を把持した状態で移動し上記電極
の間に到達したときに上記材料を解放する材料放出装置
とを備えたことを特徴とする、静電浮遊炉。 - 【請求項３】 材料製造を行うための容器であるチャン
バと、このチャンバ内を製造条件に合わせて酸素と不活
性ガスで充填させるための雰囲気制御装置と、この製造
中の酸素分圧を一定に保つための酸素分圧調整装置と、
この製造に用いる材料を帯電させるための紫外線源と、
この帯電した材料を静電力による反発力で空中に浮かせ
るために電界を発生させる平板リング型上下電極と、上
記材料の浮遊位置を検出し制御するための位置検出制御
装置と、上記電極により空中に浮遊している上記材料を
加熱溶融させるためのレーザ加熱装置と、上記加熱され
た材料の温度を測定する温度計測装置と、上記材料の表
面の様子や回転の状況を観察するためのビデオ観察装置
と、上記材料を把持した状態で移動し上記電極の間に到
達したときに上記材料を解放する材料放出装置とを備え
たことを特徴とする、静電浮遊炉。 - 【請求項４】 材料製造を行うための容器であるチャン
バと、このチャンバ内を製造条件に合わせてガスを充填
または真空引きするための雰囲気制御装置と、この製造
に用いる材料をプラスに帯電させるための紫外線源と、
この帯電した材料を静電力による反発力で空中に浮かせ
るために電界を発生させる平板リング型上下電極と、上
記上下電極の上部電極上に設けられ、プラスに帯電して
いる上記材料に流れ込もうとする上記電極で発生する電
子の進路を上記材料から離れる方向に曲げるための磁界
を発生させる磁石と、上記材料の浮遊位置を検出し制御
するための位置検出制御装置と、上記電極により空中に
浮遊している上記材料を加熱溶融させるためのレーザ加
熱装置と、上記加熱された材料の温度を測定する温度計
測装置と、上記材料の表面の様子や回転の状況を観察す
るためのビデオ観察装置とを備えたことを特徴とする、
静電浮遊炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4306398A JPH11241888A (ja) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | 静電浮遊炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4306398A JPH11241888A (ja) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | 静電浮遊炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11241888A true JPH11241888A (ja) | 1999-09-07 |
Family
ID=12653411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4306398A Pending JPH11241888A (ja) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | 静電浮遊炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11241888A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2005274032A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Ａｉｒ Ｔｒｉｃｋ，Ｉｎｃ． | 静電浮遊炉 |
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| US10730782B2 (en) | 2014-06-13 | 2020-08-04 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Method for manufacturing glass material and device for manufacturing glass material |
-
1998
- 1998-02-25 JP JP4306398A patent/JPH11241888A/ja active Pending
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