(57)【要約】【課題】噴出タイミングを最適にできる自動化された液体金属急冷装置を得る。【解決手段】本発明の液体金属急冷装置は、高速回転する回転冷却体と、これに向かって貯留した溶融金属を噴射するノズル容器と、ノズル容器を加熱する高周波コイルと、溶融金属の噴射のため加圧する噴射ガス用バルブと、高周波コイルに高周波電圧を印加する高周波電源を有する高周波コントローラと、高周波コントローラの調整ボリュームを手元で調整するリモートコントローラペンダントとを備え、回転冷却体に溶融金属を噴射して急速冷却凝固させるもので、リモートコントローラペンダント４に電気信号に変換した溶融金属に関する物理量を表示する表示部404,405を設けたものである。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速回転する回転冷却体と、これに向かって溶融金属を噴射するノズル容器と、前記ノズル容器を加熱する高周波コイルと、前記溶融金属の噴射のため加圧する噴射ガス用バルブと、前記高周波コイルに高周波電圧を印加する高周波電源を有する高周波コントローラと、前記高周波コントローラの前記高周波電圧を手元で調整する調整する調整ボリュームを有するリモートコントローラペンダントとを備え、前記回転冷却体に前記溶融金属を噴射して急速冷却凝固させる液体金属急冷装置において、
前記リモートコントローラペンダントに電気信号に変換した溶融金属に関する物理量の測定値を表示する表示部を設けたことを特徴とする液体金属急冷装置。
【請求項２】
前記リモートコントローラペンダントに電気信号に変換した溶融金属に関する物理量を入力する入力部を設けたことを特徴とする請求項１記載の液体金属急冷装置。
【請求項３】
前記物理量は温度信号であることを特徴とする請求項１または２記載の液体金属急冷装置。
【請求項４】
前記表示部は、前記入力部で入力した物理量の入力値と測定された物理量の測定値とを切り替えて表示する切り替えスイッチが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体金属急冷装置。
【請求項５】
前記リモートコントローラペンダントは、前記噴射ガス用バルブ動作させる噴射スイッチが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体金属急冷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファス金属および結晶質薄帯をはじめとする金属薄帯の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属箔帯の製造法の１つとして、溶融金属（以下溶湯という）をノズル容器のノズルから高速回転する回転冷却体の外周面に向けて噴射し、リボン状あるいはテープ状に急速冷却凝固させる方法が知られており、この方法は液体急冷法といわれる。この方法は、回転冷却体の種類によって、単ロール法、双ロール法、遠心急冷法などに分類される。これらの方法によって、溶湯の成分、組成および冷却条件などを適切に選ぶことによって金属薄帯を得ることができる。
ところで、液体急冷法による金属薄帯の製造は作製する金属の成分により大気中で行なわれる場合もあり、アルゴン、ヘリウム、あるいは窒素などの不活性ガス中さらには真空中で行なわれる場合もある。特に、作製する金属薄帯が酸化しやすいもの、言い換えると、活性が高いものでは、酸化あるいは自然発火を防ぐためにも、不活性ガス中あるいは真空中雰囲気での製造が不可欠であり、このような不活性ガス中あるいは真空中で単ロール法により金属薄帯を製造する製造装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。さらに、これを目的に応じて改良したものとして、図５に示すものがある。図５は、この液体金属急冷装置の全体構成を示す概観図である。図において、１は本体、２は廃棄ユニット、３は高周波コントローラである。図６は本体１の内部を示す側断面図である。本体１の内部には、回転冷却体１０５、高周波コイル１０６、溶解るつぼを兼ねた耐熱性のノズル容器１０７がチャンバ１０４に収容されている。
つぎに、この液体金属急冷装置の動作について説明する。
（１）先ず、溶解用金属原料をノズル容器１０７に装入し、この容器１０７を溶湯噴射用加圧ガス導入管１０９と接続させ、ノズル昇降機構１０８の駆動により、ノズル容器１０７を回転冷却体１０５の真上に降下させるための準備をする。
（２）噴射ガス用バルブ１０９ａ、リーク調整バルブ１１０を閉じて、チャンバ１０４から排気ユニット２より排気し、チャンバ１０４内が所定の真空度に達した後に、回転冷却体１０５を必要な周速度に回転させる。
（３）高周波コントローラ３の高周波調整ボリューム３０１を調整し、ノズル容器１０７内の溶解用金属原料の高周波溶解を行なう。
（４）溶解用金属原料の溶解が完了した後、ノズル昇降機構１０８を駆動してノズル容器７を回転冷却体１０５の直上まで降下させる。
（５）電磁バルブ１０７ａを開き、適当な圧力のアルゴンガス、ヘリウムガスあるいは窒素などの不活性ガスでノズル容器１０７からその内部の溶湯を回転冷却体１０５の外周面に向かって噴射する。
（６）回転冷却体１０５で凝固し、離脱した金属薄帯が試料回収部１１１に飛行してくるので、目的の金属薄帯が得られる。
以上のようにして真空中での金属薄帯の製造を行なう。また、リーク調整バルブ１１０を通してアルゴン、ヘリウムあるいは窒素などの不活性ガスをチャンバ１０４内に導入することにより、不活性ガス雰囲気中で金属薄帯を製造することもできる。
噴射を行なうタイミングは、主に金属の溶融状態を目視して行なうが、高周波コントローラ３に表示される電流計３０２、電圧計３０３の値もパラメータとなりうる。この場合、高周波コントローラ３の高周波調整ボリューム３０１、電流計および電圧計を使用しながら溶融状態のチェックを同時に行なうため、図７に示すように高周波コントローラ３の本体付近に別置きできるリモートコントロールペンダント４を設け、これに高周波調整ボリューム４０１、高周波電流計４０２および高周波電圧計４０３をおさめている。
【特許文献１】特開平６−１７０４９９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、この従来の液体金属急冷装置においては、溶湯を噴出するタイミングが主に溶湯状態の目視と高周波電流、電圧によっており、再現性よく安定した特性の金属薄帯を得ることが困難であるという問題点があった。
本発明は、これらの問題点を解決するもので、ノズルの溶湯の状態を計測監視し、作業者にこの情報を知らせる、あるいは噴出タイミングを最適にできる自動化された液体金属急冷装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、高速回転する回転冷却体と、これに向かって溶融金属を噴射するノズル容器と、前記ノズル容器を加熱する高周波コイルと、前記溶融金属の噴射のため加圧する噴射ガス用バルブと、前記高周波コイルに高周波電圧を印加する高周波電源を有する高周波コントローラと、前記高周波コントローラの前記高周波電圧を手元で調整する調整する調整ボリュームを有するリモートコントローラペンダントとを備え、前記回転冷却体に前記溶融金属を噴射して急速冷却凝固させる液体金属急冷装置において、前記リモートコントローラペンダントに電気信号に変換した溶融金属に関する物理量の測定値を表示する表示部を設けたものである。
請求項２に記載の発明は、前記リモートコントローラペンダントに電気信号に変換した溶融金属に関する物理量を入力する入力部を設けたものである。
請求項３に記載の発明は、前記物理量を温度信号とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記表示部に前記入力部で入力した物理量の入力値と測定された物理量の測定値とを切り替えて表示する切り替えスイッチを設けたものである。
請求項５に記載の発明は、前記リモートコントローラペンダントに、前記噴射ガス用バルブを動作させる噴射スイッチを設けたものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１および２に記載の発明によると、金属の溶融とその状態に関する物理量の観測と溶湯噴出のタイミングが手元で一括的に管理でき、再現性よく金属薄帯を作製することができる。
請求項３に記載の発明によると、再現性よく液体金属状態をとらえて噴出することができ、再現性よく金属薄帯を作製することができる。
請求項４に記載の発明によると、温度検出素子の出力値と入力値とを切り替えてるので、いずれの温度も視認することができ、利便性が向上する。
請求項５に記載の発明によると、噴出のタイミングを物理量の状態で自動的に行なえるため、作業の自動化がはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の第１の実施例を示す液体金属急冷装置のリモートコントローラのぺンダントの斜視図である。図において、４０４は温度検出手段（図示しない）により測定した温度を表示する温度表示である。なお、本発明の液体金属急冷装置の概観図および内部の構造は従来と同じである。
つぎに、動作について説明する。
（１）あらかじめ真空チャンバ１０４内は１×１０−３Paに排気した後、アルゴンガスを満たす。
（２）ノズル容器１０７に挿入された試料は高周波コイルにより加熱する。この時、高周波コイルによる試料の加熱を、ペンダント４の高周波調整ボリューム４０１を調整することにより行なう。
（３）高周波コイルにより加熱された試料は液体となるが、その表面温度をのぞき窓１０１を通して放射温度計（図示せず）により測定した。この放射温度計の出力電圧をペンダント４に入力し、温度値に変換したものを温度表示４０４に表示させた。
（４）高周波調整ボリューム４０１により試料温度を調整した後、所定の温度に到達したことを温度表示４０４にて確認した瞬間あるいは適切な時間ｔ秒をタイマにより計数した後、ノズル昇降機構１０８を駆動してノズル容器１０７を回転冷却体１０５の直上まで降下させる。
（５）同時に、電磁バルブ１０７ａを開き、適当な圧力のアルゴンガス、ヘリウムガスあるいは窒素などの不活性ガスでノズル容器１０７からその内部の溶湯を回転冷却体５の外周面に向かって噴射する。これにより、金属薄帯が試料回収部１１１に飛行してくる。以上のようにして真空中での金属薄帯の製造を行なう。
本実施例によれば、従来主にのぞき窓１０１より目視による試料の状態観察に頼っていた噴出のタイミングを温度計測により判断することができ、品質の揃った金属薄帯を歩留まりが少なく得ることができる。また、温度計測の結果が手元でわかりその値により高周波調整ボリュームを調節できるので、他の温度表示を見ながら作業を行なうことに比べ、非常に操作性がよくなる。
なお、本実施例では、放射温度計による温度信号をペンダント４に入力した例を述べたが、試料直近に熱電対（図示せず）を設置し、その信号をペンダント４に入力してもよい。この際、温度に変換された信号をペンダントに入力してもよいが、ペンダント内部に熱電対の出力信号を変換する機能を持たせ、また、熱電対の種類に応じてそれぞれの温度を表示できるようにするとさらに操作性が向上する。また、上記放射温度計と熱電対の双方の信号をペンダントに入力し、その表示を切り替えスイッチ（図示せず）によりどちらかを表示させてもよいし、双方の温度を表示できるようにし、双方の温度差を勘案しながら噴出タイミングを得てもよい。
【実施例２】
【０００８】
図２は、本発明の第２の実施例を示すリモートコントローラのぺンダントの斜視図である。液体金属薄帯を作製するプロセスは実施例１にほぼ同じであるが、本発明例では、ペンダント４に電圧信号が入力されるようになっている。ボリューム４０１を調整し、温度表示４０４および電圧表示４０５を観測できる。電圧信号には例えば試料表面色、本体内全圧、本体内分圧、ノズル内分圧、本発明者が出願している特願２００２−３０５４１６に記載の試料ぬれに伴なう光量変化などが挙げられる。圧力に関しては真空により液体急冷金属薄帯作製の際に適しており、試料の加熱に伴なう圧力の増加分が減少したタイミングなどを捕らえるとよい。また、特にノズル内酸素分圧信号監視は有効である。なお図２では温度との併用を述べたが、温度に関する情報が不要であれば、温度以外の信号のみで用いてもよい。また、複数の温度以外の信号を表示させて噴出のタイミングを得ることも可能である。また電圧信号を入力する例を述べたが、電流信号を入力するようにしてもよい。
【実施例３】
【０００９】
図３は本発明の第３の実施例を示すリモートコントローラぺンダントの斜視図である。液体金属薄帯を作製するプロセスは実施例１にほぼ同じであるが、本実施例では、ペンダントに噴射スイッチ４０６を設けている。従って、試料状態を目視で観察しながら、高周波調整ボリューム４０１の調整、温度検知、噴射が作業者の手元で一括して行なえ、作業性が非常に向上し、再現性のより試料を容易に得ることができる。なお、以上温度情報を検知する例を述べたが、表示電圧が実施例２に記載の試料表面色、本体内全圧、本体内分圧、ノズル内分圧、あるいは試料ぬれに伴なう光量変化であっても、同様な効果が得られる。また、複数の情報があると、作製試料の再現性がさらに向上する。
【実施例４】
【００１０】
図４は本発明の第４の実施例を示すリモートコントローラのぺンダントの斜視図である。液体金属薄帯を作製するプロセスは実施例１にほぼ同じであるが、本実施例では、検出温度表示に加えて、目標温度表示４０７を行ない、この温度に到達した場合に噴出を自動的に行なうことを選択する切り替えスイッチ４０８を設けている。例えば、噴射の目標温度を７１２℃としたい時には、温度設定ボリューム４０９により７１２を目標温度表示に表示させた後、高周波調整ボリューム４０１を調整し、試料を加熱する。自動の噴射スイッチ４０６をＯＮにしておくと、温度信号が７１２℃に相当する値になったタイミングあるいはタイマで設定したｔ秒後に自動的に噴出を行なう。ただし、昇温中に目視の状態あるいは他の条件が揃わないと判断した際には自動の噴出スイッチ４０６をＯＦＦに切り替えれば噴出は行なわない。以上、噴出タイミングに温度を用いる例を述べたが、検出量はこれのみではなく、実施例２で述べたものでもよい。また、温度の場合はある設定量を超えると自動噴出を行なうシーケンスであったが、圧力などの場合はある設定量を減少した時に自動噴出を行なうようにするとよい。特に、噴出スイッチ４０６のＯＮを増加時と減少時の選択性があれば、入力する物理量によりこの切り替えができるようになり、汎用性が高まる。また、実施例では１つの物理量（温度）に対して１つの目標値としているが、目標値を２つ以上にして、自動スイッチの増加時ＯＮと減少時ＯＮを加熱中に切り替えることにより、作業性が向上する。また、複数の物理量に対して、それぞれの目標値を設定できるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
液体金属の温度調整することによって状態を制御することができるので、溶湯の監視・制御という用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施例を示す液体金属急冷装置のリモートコントローラペンダントの斜視図
【図２】本発明の第２実施例を示すリモートコントローラペンダントの斜視図
【図３】本発明の第３実施例を示すリモートコントローラペンダントの斜視図
【図４】本発明の第４実施例を示すリモートコントローラペンダントの斜視図
【図５】液体金属急冷装置の概観図
【図６】液体金属急冷装置の本体内部を示す側断面図
【図７】従来の液体金属急冷装置のリモートコントローラペンダントを示す斜視図
【符号の説明】
【００１３】
１  本体
１０１  のぞき窓
１０４  チャンバ
１０５  回転冷却体
１０６  高周波コイル
１０７  ノズル容器
１０８  ノズル昇降機構
１０９  溶湯噴射用加圧ガス導入管
１０９ａ  噴射ガス用バルブ
１１０  リーク調整バルブ
１１１  試料回収部
２  排気ユニット
３  高周波コントローラ
３０１  高周波調整ボリューム
３０２  高周波電流計
３０３  高周波電圧計
４  高周波リモートコントローラペンダント
４０１  高周波調整ボリューム
４０２  高周波電流計
４０３  高周波電圧計
４０４  温度表示
４０５  電圧表示
４０６  噴射スイッチ
４０７  目標温度表示
４０８  切り替えスイッチ
４０９  温度設定ボリューム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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