(57)【要約】【課題】粉体を坩堝内にて均等に加熱し得る粉体の加熱方法を提供する。【解決手段】坩堝２の加熱室１内に多数の同一大きさ（直径ｄ）の導電性球体５および粉体である有機材料Ｍを充填し、当該坩堝２の外周に配置された電気コイル４に高周波電源を接続して各球体５を誘導加熱することにより各球体５同士の隙間に充満された有機材料Ｍを加熱する際に、各球体５を水平方向および鉛直方向ともに規則的に配置する方法であり、しかも規則的に配置するために、多数の球体５が碁盤目状に並べられてなる面状配列層１１を上下に重ねる際に、一方の面状配列層１１Ａの球体５が、他方の面状配列層１１Ｂの互いに接触する４個の球体５の中央隙間部に載置されてなる正方系菱面体配列を採用したものである。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体加熱用の加熱室を有する非導電性材料よりなる坩堝と、この坩堝の外周に配置されるとともに高周波電源に接続されたコイルと、上記坩堝の加熱室内に複数個充填されて上記コイルにより誘導加熱される同一大きさの導電性球体とから構成するとともに、
上記各球体を加熱室内に充填する際に、水平方向および鉛直方向ともに規則的に配置するようにしたことを特徴とする粉体の加熱装置。
【請求項２】
坩堝の加熱室内に複数個の同一大きさの導電性球体および粉体を充填し、当該坩堝の外周に配置されたコイルに高周波電源を接続して上記各球体を誘導加熱することにより各球体同士の隙間に充満された粉体を加熱する際に、
上記各球体を水平方向および鉛直方向ともに規則的に配置することを特徴とする粉体の加熱方法。
【請求項３】
規則的配置として、
複数個の導電性球体が碁盤目状に並べられてなる面状配列層を上下に重ねる際に、一方の面状配列層の球体が、他方の面状配列層の互いに接触する４個の球体の中央隙間部に載置されてなる正方系菱面体配列を採用したことを特徴とする請求項２に記載の粉体の加熱方法。
【請求項４】
規則的配置として、
複数個の導電性球体が千鳥状に並べられてなる面状配列層を上下に重ねる際に、一方の面状配列層の球体が、他方の面状配列層における互いに接触する４個の球体同士の中央隙間部に載置されてなる六方系菱面体配列、
または一方の面状配列層の球体が、他方の面状配列層の球体に重ね合わせた状態に対して、球体の半径分だけずらせてなる六方系くさび形四面体配列を採用したことを特徴とする請求項２に記載の粉体の加熱方法。
【請求項５】
坩堝の加熱室の最小長さが、導電性球体の直径の４０倍以上であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の粉体の加熱方法。
【請求項６】
導電性球体が充填された坩堝の加熱室内に粉体を充満させた後、１Ｇ以下の振動を与えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の粉体の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体の加熱装置および加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉体を加熱する場合、粉体を坩堝に入れてヒータなどの加熱装置により坩堝ごと加熱するのが一般的であり、また坩堝を加熱する方式としては、高周波誘導加熱によるものがある（例えば、特許文献１参照）。勿論、この高周波誘導加熱による場合は、金属製の坩堝の周囲に巻回した電気コイルに高周波電源を接続して、坩堝が誘導加熱される。
【０００３】
また、粉体に強磁性の粒子を加えて交流磁場に曝し粒子を誘導加熱することにより、当該粒子に接触している粉体を加熱するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１４３２５０
【特許文献２】特表平８−５０９０９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、坩堝を誘導加熱する場合、坩堝に入れる粉体同士間には隙間ができているため、また粉体自体の熱伝導率が小さいため、まず坩堝に接触している粉体から溶け出し蒸発することになり、したがって坩堝内の温度分布が均一ではなく、すなわち蒸発速度も坩堝内で一定ではなく、したがって粉体の蒸発量を一定にしにくいという問題がある。
【０００５】
また、強磁性の粒子を加えて加熱する場合、強磁性の粒子の体積と表面積の比についても種々の関係があり、例えば球状または棒状の粒子においては、その比を良くするためには粒子を小さくする必要があるところ、表皮深さよりも小さくしすぎると渦電流による熱が発生せず（例えば、特許文献２の１５頁参照）、また同じ体積に対する表面積比の薄片と球の粒子とを考えると、薄片ではヒステリシス損失に加えて渦電流により加熱されるが、球では表皮深さよりずっと小さく渦電流により十分な熱が発生しない場合がある（例えば、特許文献２の１６頁参照）。
【０００６】
すなわち、特許文献２では、球や棒よりも薄片の方が有利であることを示しているが、材料を入れた坩堝内における温度分布を考えた場合、熱源となる薄片の分布を均一にするのが難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、粉体を坩堝内にて均等に加熱し得る粉体の加熱装置および加熱方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の粉体の加熱装置は、粉体加熱用の加熱室を有する非導電性材料よりなる坩堝と、この坩堝の外周に配置されるとともに高周波電源に接続されたコイルと、上記坩堝の加熱室内に複数個充填されて上記コイルにより誘導加熱される同一大きさの導電性球体とから構成するとともに、
上記各球体を加熱室内に充填する際に、水平方向および鉛直方向ともに規則的に配置するようにしたものである。
【０００９】
また、本発明の粉体の加熱方法は、坩堝の加熱室内に複数個の同一大きさの導電性球体および粉体を充填し、当該坩堝の外周に配置されたコイルに高周波電源を接続して上記各球体を誘導加熱することにより各球体同士の隙間に充満された粉体を加熱する際に、
上記各球体を水平方向および鉛直方向ともに規則的に配置する方法である。
【００１０】
また、上記粉体の加熱方法における規則的配置として、
複数個の導電性球体が碁盤目状に並べられてなる面状配列層を上下に重ねる際に、一方の面状配列層の球体が、他方の面状配列層の互いに接触する４個の球体の中央隙間部に載置されてなる正方系菱面体配列を採用した加熱方法である。
【００１１】
また、上記粉体の加熱方法における規則的配置として、
複数個の導電性球体が千鳥状に並べられてなる面状配列層を上下に重ねる際に、一方の面状配列層の球体が、他方の面状配列層における互いに接触する４個の球体同士の中央隙間部に載置されてなる六方系菱面体配列、
または一方の面状配列層の球体が、他方の面状配列層の球体に重ね合わせた状態に対して、球体の半径分だけずらせてなる六方系くさび形四面体配列を採用した加熱方法である。
【００１２】
また、上記粉体の加熱方法において、坩堝の加熱室の最小長さが、導電性球体の直径の４０倍以上とした加熱方法である。
さらに、上記各粉体の加熱方法において、導電性球体が充填された坩堝の加熱室内に粉体を充満させた後、１Ｇ以下の振動を与える加熱方法である。
【発明の効果】
【００１３】
上記の各構成によると、加熱源となる複数個の且つ同一大きさの導電性球体を非導電性材料よりなる坩堝の加熱室内に規則的に配置することで、耐熱容器としての坩堝内に配置された各導電性球体が熱源として働くので、加熱室内での加熱温度分布が均等となり、良好な加熱状態が得られる。また、導電性球体を小さくすることで、熱源の表面積を大きくすることができるため、効率良く粉体を加熱させることができる。
【００１４】
また、加熱室の最小長さを球体の直径の４０倍以上とすることにより、球体により粉体を加熱する際の加熱室の大きさ、形状などの構造的要因による影響をできるだけ排除することができる。
【００１５】
また、加熱源となる球体の表面積を多くして熱の分布を均等にしようとすると、球体を小さくする必要があるが、これを手などで並べて配置するには無理があるが、坩堝の加熱室内の最小長さが球体の直径の４０倍以上であればよいという条件に従えば、すなわち加熱室の寸法をある程度大きくすることにより、充填する球体についても大きくすることができ、したがって多数の球体を加熱室内に比較的容易に規則的に配置することができる。
【００１６】
さらに、加熱室内に粉体を充填した際に、１Ｇ以下の加速度で振動させるようにしたので、球体同士の隙間に粉体が効率良く入り込むため、より均一に粉体を加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る粉体の加熱装置および加熱方法を、図面に基づき説明する。
【００１８】
なお、本実施の形態においては、有機ＥＬディスプレイの表示部を製造する場合、すなわち粉体の一例として有機材料をガラス基板に蒸着させる際の当該有機材料を加熱するための加熱装置および加熱方法について説明する。
【００１９】
すなわち、この加熱装置は、図１および図２に示すように、例えば平面視が正方形で且つ所定深さの加熱室１を有する非導電性材料（例えば、セラミックス、合成材料などである）により形成された箱形状の坩堝２と、この坩堝２の外周面に多数巻回されるとともに高周波電源３に接続された電気コイル４と、上記加熱室１内に充填されて上記コイル４により誘導加熱される多数（複数個）の同一大きさ（同一直径ｄ）の導電性球体（具体的には、金属性球体）５とから構成されている。
【００２０】
そして、加熱室１内への多数の球体５を充填する場合、水平方向および鉛直方向ともに、規則的に配置される。
以下、多数の球体５を加熱室１内に規則的に配置する方法を、図３に基づき説明する。
【００２１】
規則的に配置する方法として、図３（ａ）に示すように、球体５が碁盤目状に並べられてなる面状配列層１１を、上下に重ねる際に、図３（ｂ）に示すように、一方の面状配列層（点線にて示す）１１Ａの球体５が、他方の面状配列層（実線にて示す）１１Ｂの互いに接触する４個の球体５の中央隙間部Ｓに載置されてなる正方系菱面体配列が用いられる。
【００２２】
また、上記加熱室１の一辺の長さＬは、球体５の直径ｄの４０倍以上にされている。なお、加熱室１の平面視形状については長方形であってもよく、この場合には、短辺の長さが球体５の直径ｄの４０倍以上にされる。
【００２３】
この４０倍以上という値については、粉粒体の物性値の試験（例えば剪断試験法）で用いられる指標で、粒径に対して両壁面間の距離を十分大きくすることにより、粉粒体の物性値に対する壁面（端面）による影響をできるだけ少なくしようとするもので、言い換えれば、粉粒体の物性値が容器の寸法に依存しなくなるための最低限の長さを意味している。この条件を守ることで、所定の水準を満たす坩堝と球体の選定を容易に行うことができる。
【００２４】
また、加熱源となる球体５の表面積を多くして熱の分布を均等にしようとすると、球体５を小さくする必要があるが、これを手などで並べて配置するには無理があるが、坩堝２の加熱室１内の最小長さが球体５の直径ｄの４０倍以上であればよいという条件に従えば、すなわち加熱室１の寸法をある程度大きくすることにより、充填する球体５についても大きくてもよく、したがって多数の球体５を加熱室１内に比較的容易に規則的に配置することができる。
【００２５】
すなわち、坩堝２で粉体すなわち有機材料を加熱する場合、坩堝２の加熱室１内に、上述した正方系菱面体配列により、多数の球体５を水平方向および鉛直方向ともに規則正しく充填することができる。
【００２６】
そして、上述したように、多数の球体５が規則的な配置にて充填された加熱室１内に有機材料Ｍを充填した後、坩堝２に大きさが１Ｇ（重力加速度が作用したときの重さ）以下の振動を与えて、球体５同士間の隙間部に、有機材料Ｍを均一に充満させる。
【００２７】
次に、高周波電源３により電気コイル４に高周波電流を流せば、導電性球体５に誘導電流が発生し各球体５が加熱される。
これら各球体５が加熱されると、各球体５同士間の隙間部に充填された有機材料Ｍが周囲の球体５からの熱により均等に加熱され、したがって有機材料の均質な蒸発が行われる。
【００２８】
なお、１Ｇより大きい振動力を付加した場合には、比重が大きい球体５が上昇して有機材料Ｍが下方に偏るため、球体５による均等な加熱を行うことができなくなってしまう。
このように、加熱源となる多数の且つ同一大きさの導電性球体を坩堝の加熱室内に規則的に配置することで、加熱室内での加熱温度分布が均等となり、良好な加熱状態が得られる。また、導電性球体を小さくすることで、熱源の表面積を大きくすることができるため、一層効率良く且つ安定して有機材料を蒸発させることができる。
【００２９】
また、加熱室の最小長さを球体の直径の４０倍以上とすることにより、球体により有機材料すなわち粉体を加熱する際の加熱室の大きさ、形状などの構造的要因による影響をできるだけ排除することができる。
【００３０】
また、加熱源となる球体の表面積を多くして熱の分布を均等にしようとすると、球体を小さくする必要があるが、これを手などで並べて配置するには無理があるが、坩堝の加熱室内の最小長さが球体の直径の４０倍以上であればよいという条件に従えば、すなわち加熱室の寸法をある程度大きくすることにより、充填する球体についても大きくすることができ、したがって多数の球体を加熱室内に比較的容易に規則的に配置することができる。
【００３１】
さらに、加熱室内に有機材料を充填した際に、１Ｇ以下の力が作用するように所定加速度で振動させるようにしたので、球体同士の隙間に効率良く有機材料が入り込むため、より均一に有機材料を加熱することができる。
【００３２】
ところで、上記実施の形態においては、球体５を加熱室１内に規則的に配置するのに、正方系菱面体配列を採用したが、この配列に限定されるものではない。
例えば、図４（ａ）に示すように、導電性球体５が千鳥状に並べられてなる面状配列層２１を上下に重ねる際に、図４（ｂ）に示すように、一方の面状配列層２１Ａの球体５が、他方の面状配列層２１Ｂにおける互いに接触する４個の球体５同士の中央隙間部に載置されてなる六方系菱面体配列であってもよく、または図４（ａ）に示す導電性球体が千鳥状に並べられてなる面状配列層２１を上下に重ねる際に、一方の面状配列層２１Ａの球体５が、他方の面状配列層２１Ｃの球体５に重ね合わせた状態に対して、球体の半径分だけずらせてなる六方系くさび形四面体配列であってもよい。図４においては、全体形状（外周形状）を菱形として図示したが、これは球体の配列状態を明確に示すためであり、この配列状態を維持していれば全体形状が必ずしも菱形にする必要はない。例えば、この配列状態で、平面視が長方形状の坩堝に配置してもよく、勿論、その際に生じる三角状の隙間部に、さらに球体を配置すればよい。
【００３３】
なお、単位体積当たりの球体と隙間との比率は、上記正方系菱面体配列および六方系菱面体配列の場合では、約３対１となり、また上記六方系くさび形四面体配列の場合では、約２対１となり、坩堝への球体および有機材料の充填時には、この比率となるように充填すればよい。
【００３４】
ところで、上記実施の形態においては、坩堝を、加熱室の平面視形状が正方形（または長方形）で所定深さの箱形状として説明したが、勿論、平面視が円形にされた円筒状であってもよく、この場合には、加熱室の直径が球体５の直径ｄの４０倍以上にされる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る加熱装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】同加熱装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る加熱方法における球体の充填状態を説明する図で、（ａ）は平面配置状態を示し、（ｂ）は立体配置状態を示す。
【図４】本発明の実施の形態に係る加熱方法における他の球体の充填状態を説明する図で、（ａ）は平面配置状態を示し、（ｂ）および（Ｃ）は立体配置状態を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１      加熱室
２      坩堝
３      高周波電源
４      電気コイル
５      導電性球体
１１      面状配列層
２１      面状配列層
【図１】
2006086046.tif 000003
【図２】
2006086046.tif 000004
【図３】
2006086046.tif 000005
【図４】
2006086046.tif 000006