(57)【要約】【課題】  微細で非晶質の金属複合酸化物微粒子とその製造手段を提供する。【解決手段】  少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物微粒子が焼成により溶融接合したものであり、かつ非晶質である複合酸化物微粒子。少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物微粒子を高温の気相媒体中で混合して焼成し、双方の微粒子が溶融接合した複合酸化物微粒子を生成させる焼成工程と、焼成工程を経過した気相媒体に磁界を作用させて、複合酸化物微粒子を気相媒体から分離させると共に冷却系へ導入し、急速冷却によって非晶質の複合酸化物微粒子を生成させる急速冷却工程とを含む複合酸化物微粒子の製造方法。この方法を行う装置。【選択図】          図２
2005097055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の（１）焼成工程と（２）急速冷却工程とを含むことを特徴とする複合酸化物微粒子の製造方法。
（１）少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物の微粒子を高温の気相媒体中で混合して焼成することにより、双方の微粒子が溶融接合した複合酸化物微粒子を生成させる焼成工程。
（２）前記焼成工程を経過した気相媒体に磁界を作用させることにより、複合酸化物微粒子を気相媒体から分離させると共に冷却系へ導入し、急速冷却によって非晶質の複合酸化物微粒子を生成させる急速冷却工程。
【請求項２】
前記２種類の金属酸化物の微粒子が、強磁性体酸化物である第２酸化鉄の微粒子と、弱磁性体酸化物である酸化チタンの微粒子とであることを特徴とする請求項１に記載の複合酸化物微粒子の製造方法。
【請求項３】
前記焼成を７５０°Ｃ〜１５００°Ｃの範囲内の温度で行い、かつ、前記急速冷却工程においては、複合酸化物微粒子を気相媒体より分離した後、１０万°Ｃ〜１億５０００万°Ｃ／秒の割合で固化温度以下まで急速冷却することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複合酸化物微粒子の製造方法。
【請求項４】
前記２種類の金属酸化物微粒子の平均粒径が１０μｍ以下であり、複合酸化物微粒子の平均粒径が１〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の複合酸化物微粒子の製造方法。
【請求項５】
少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物の微粒子が焼成により溶融接合したものであり、かつ、非晶質であることを特徴とする複合酸化物微粒子。
【請求項６】
前記２種類の金属酸化物の微粒子が、強磁性体酸化物である第２酸化鉄の微粒子と、弱磁性体酸化物である酸化チタンの微粒子とであることを特徴とする請求項５に記載の複合酸化物微粒子。
【請求項７】
前記複合酸化物微粒子の平均粒径が、１〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の複合酸化物微粒子。
【請求項８】
以下の（３）〜（６）の手段を備えることを特徴とする複合酸化物微粒子の製造装置。
（３）少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物の微粒子を気相媒体中で混合された状態において焼成エリアに供給し、又は焼成エリアを通過させる原料供給手段。
（４）焼成エリアにおいて所定の焼成温度を実現するための、燃焼手段を含み又は含まない加熱手段。
（５）複合酸化物微粒子を急速に冷却させ得る冷却手段。
（６）焼成エリアで生成した複合酸化物微粒子を上記冷却手段へ導くための磁界印加手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物の微粒子からなる非晶質の複合酸化物微粒子と、その製造方法及び製造装置に関する。複合酸化物は、強磁性体酸化物である第２酸化鉄と、弱磁性体酸化物である酸化チタンとの複合酸化物等によって代表的に例示される。本発明の要点は、磁界を印加した焼成エリア中を帯電して移動する複合酸化物粒子に作用するローレンツ力を利用して、複合酸化物粒子を分離し急速に冷却することによって、複合酸化物の極めて微小な非晶質粒子を製造可能とした点にある。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種の機能を持つ金属酸化物微粒子の多様な分野での利用が注目されている。例えば、磁性を持つフェライト等の微粒子は、磁気テープ、磁気ディスク、電磁波遮蔽用材料等への活用が見込まれている。又、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン等の光触媒微粒子は、例えばシックハウス症候群の原因であるアルデヒド系物質や、窒素酸化物等の大気汚染成分に対する分解活性が認められており、家具、壁面材、道路面構成材等に適用されている。又、酸化チタンや酸化銅等には、いわゆる抗菌作用が認められ、例えばトイレ用材等の各種の衛生製品に適用されている。
【０００３】
これらは多様な利用例の一部に過ぎないし、更に、二種類以上の金属の複合酸化物微粒子を用いれば、それぞれの金属酸化物成分が持つ機能を複合して発揮させることも可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３４１４３号公報  上記の特許文献１には、酸化チタンの粉末と酸化鉄の粉末とを混合し加熱焼成した複合酸化物たる光活性水処理剤が開示されている。そして、この光活性水処理剤においては、光触媒である酸化チタンが主に紫外線領域に光活性を有するために可視光線の利用率が極めて悪いところ、励起光波長が可視光線領域にある酸化鉄が可視光線によって励起され、その励起エネルギーが隣接する酸化チタンに影響して、結果的に可視光線によっても酸化チタンによる光触媒活性が有効に発揮される、としている。
【０００５】
【特許文献２】特開２００２−１７３３２７号公報  上記の特許文献２は結晶性フェライト微粉末の迅速製造方法に関し、尿素−金属塩の加圧水熱反応系にマイクロ波照射して迅速にスピネルフェライトのナノ結晶粒子を製造する方法を開示している。これらのフェライト粉末としては、ジンクフェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、マンガンフェライト、ジンクニッケルフェライト、ジンクマンガンフェライト、ジンクコバルトフェライト等が例示され、更に、この方法は光触媒機能を有する酸化チタン微粒子の製造にも適用可能である、としている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１では複合酸化物の焼成工程を詳細に述べていないが、例えば、未公開の特願２００２−１４４５１０号の明細書等にも開示されているように、一般的に、例えば酸化鉄と酸化チタンの複合酸化物粉末を製造する場合、酸化鉄と酸化チタンとの微粒子を調製したもとで、そのまま混合して、あるいは必要により凝集材等を用いて顆粒状等に混合造粒して焼成し、その後はそのまま自然冷却させている。
【０００７】
ところで、本願発明者は、「発明の効果」欄において後述する理由から、極めて微細でしかも非晶質の複合酸化物粒子を製造することが重要な技術的意味を持つと考えている。
【０００８】
しかし、上記従来の複合酸化物粉末製造方法では、極めて微細でしかも非晶質の複合酸化物を製造することは困難である。なぜなら、自然冷却のような緩徐な冷却過程では、複合酸化物の結晶化が起こることは不可避であり、更に結晶の成長が促進されることも不可避であって、複合酸化物粒子が結晶化及び大粒径化するからである。又、焼成過程及び冷却過程において複合酸化物粒子は相互に接触した状態にあるため、この点からも複合酸化物粒子の凝集に基づく大粒径化は避け難いからである。
【０００９】
一方、上記特許文献２に開示された発明では、水熱合成系にマイクロ波照射を行ってスピネルフェライトのナノ結晶粒子を製造するとしているが、強力な加圧装置とマイクロ波照射装置と言う高価な装置を必要とするため、複合酸化物微粒子の製造コストが上昇する。又、特許文献２では、非晶質の複合酸化物微粒子を製造する点に関して特段に開示していない。
【００１０】
そこで本発明は、極めて微細でしかも非晶質の複合酸化物粒子とその製造方法及び製造装置を提供すること、更に、これらの製造方法及び製造装置を簡易かつ安価な加工手段を用いて実施できるように構成することを、解決すべき技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（第１発明の構成）
上記課題を解決するための本願第１発明の構成は、下記の（１）焼成工程と、（２）急速冷却工程とを含む、複合酸化物微粒子の製造方法である。
（１）少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物の微粒子を高温の気相媒体中で混合して焼成することにより、双方の微粒子が溶融接合した複合酸化物微粒子を生成させる焼成工程。
（２）前記焼成工程を経過した気相媒体に磁界を作用させることにより、複合酸化物微粒子を気相媒体から分離させると共に冷却系へ導入し、急速冷却によって非晶質の複合酸化物微粒子を生成させる急速冷却工程。
【００１２】
なお、上記した２種類の金属酸化物微粒子の「溶融接合」とは、両者の微粒子が合金化あるいは接合面を構成する状態を言う。又、「非晶質である」とは、非晶質材料の製造過程における一般常識に基づき、「かなりの割合で非晶質粒子を含む」あるいは「実用上許容される範囲以上には結晶質微粒子を含まない」との意味であって、「結晶質微粒子を全く含まない」との意味ではない。非晶質粒子の具体的なパーセンテージは、非晶質粒子の用途や製造時の実施条件によって異なり、数値による一律の規定は困難であるが、あえて規定すれば、５０重量％以上が非晶質粒子であることを言う。
【００１３】
（第２発明の構成）
上記課題を解決するための本願第２発明の構成は、前記第１発明に係る２種類の金属酸化物の微粒子が、強磁性体酸化物である第２酸化鉄の微粒子と、弱磁性体酸化物である酸化チタンの微粒子とである、複合酸化物微粒子の製造方法である。
【００１４】
（第３発明の構成）
上記課題を解決するための本願第３発明の構成は、前記第１発明又は第２発明に係る焼成を７５０°Ｃ〜１５００°Ｃの範囲内の温度で行い、かつ、前記急速冷却工程においては、複合酸化物微粒子を気相媒体より分離した後、１０万°Ｃ〜１億５０００万°Ｃ／秒の割合で固化温度以下まで急速冷却する、複合酸化物微粒子の製造方法である。
【００１５】
（第４発明の構成）
上記課題を解決するための本願第４発明の構成は、前記第１発明〜第３発明のいずれかに係る２種類の金属酸化物の微粒子の平均粒径が１０μｍ以下であり、複合酸化物微粒子の平均粒径が１〜１０μｍの範囲内である、複合酸化物微粒子の製造方法である。
【００１６】
（第５発明の構成）
上記課題を解決するための本願第５発明の構成は、少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物の微粒子が焼成により溶融接合したものであり、かつ、非晶質である、複合酸化物微粒子である。
【００１７】
（第６発明の構成）
上記課題を解決するための本願第６発明の構成は、前記第５発明に係る２種類の金属酸化物の微粒子が、強磁性体酸化物である第２酸化鉄の微粒子と、弱磁性体酸化物である酸化チタンの微粒子とである、複合酸化物微粒子である。
【００１８】
（第７発明の構成）
上記課題を解決するための本願第７発明の構成は、前記第５発明又は第６発明に係る複合酸化物微粒子の平均粒径が、１〜１０μｍの範囲内である、複合酸化物微粒子である。
【００１９】
（第８発明の構成）
上記課題を解決するための本願第８発明の構成は、以下の（３）〜（６）の手段を備える、複合酸化物微粒子の製造装置である。
（３）少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物の微粒子を気相媒体中で混合された状態において焼成エリアに供給し、又は焼成エリアを通過させる原料供給手段。
（４）焼成エリアにおいて所定の焼成温度を実現するための、燃焼手段を含み又は含まない加熱手段。
（５）複合酸化物微粒子を急速に冷却させ得る冷却手段。
（６）焼成エリアで生成した複合酸化物微粒子を上記冷却手段へ導くための磁界印加手段。
【発明の効果】
【００２０】
（第１発明の効果）
第１発明の複合酸化物微粒子の製造方法によれば、原料として少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物の微粒子を用いる限りにおいて、微細でしかも非晶質の複合酸化物微粒子を製造することができる。
【００２１】
その第１の理由は、複合酸化物微粒子が磁界を印加した焼成エリア中を帯電して移動することで生じるローレンツ力を利用して、複合酸化物微粒子を高温の気相媒体から分離し、急速に冷却させる点にある。複合酸化物微粒子を気相媒体ごと冷却しようとすると、ある程度の緩徐な冷却となることは避けられないが、複合酸化物微粒子を高温の気相媒体から迅速に分離して冷却する場合には、その冷却手段が何であれ、急速に冷却することは容易である。一般的に、熱溶融状態又はそれに近い状態にある金属酸化物微粒子や金属複合酸化物微粒子を、数十万°Ｃ／秒程度の冷却速度で急速冷却すると、微粒子が非晶質化し粒子径も成長しないことが良く知られている。更に、熱溶融状態又はそれに近い状態にある金属酸化物微粒子や金属複合酸化物微粒子を、１億°Ｃ／秒程度の冷却速度で急速冷却すると、微粒子が非晶質化すると共に、その粒子径が原料微粒子よりも却って微細化することも良く知られている。
【００２２】
その第２の理由は、少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物微粒子を気相媒体中で溶融接合させて、複合酸化物微粒子を焼成する点にある。この場合、個々の複合酸化物微粒子は気相媒体中で分散状態にあるため、微粒子同士の接触・一体化に基づく粒子径の成長も起こり難い。
【００２３】
そして、第１発明の製造方法を実施するためには、原料である２種類の金属酸化物微粒子を気相媒体中で混合された状態で供給する手段と、焼成のための加熱手段と、磁界印加手段と、冷却手段とがあれば足りる。これらの手段はいずれも安価、簡易かつ汎用的な技術要素であって、それらの組み合わせにより比較的安価にかつ簡易に製造装置を構成できる。従って、第１発明の製造方法によれば、極めて微細でしかも非晶質の複合酸化物微粒子を安価かつ簡易に製造することができる。「極めて微細でしかも非晶質の複合酸化物微粒子」の有用性については、「第５発明の効果」欄において後述する。
【００２４】
（第２発明の効果）
第１発明において前記した２種類の金属酸化物微粒子の種類は限定されないが、強磁性体酸化物である第２酸化鉄の微粒子と、弱磁性体酸化物である酸化チタンの微粒子とであることが、特に好ましい。その理由は、「第６発明の効果」欄において後述する。
【００２５】
（第３発明の効果）
焼成工程での焼成温度（雰囲気温度）は、発明の目的を阻害しない限りにおいて限定されないが、７５０°Ｃ〜１５００°Ｃの範囲内が好ましい。焼成温度が７５０°Ｃ未満であると、複合酸化物微粒子の生成が不十分となる恐れがある。焼成温度の上限に関しては１５００°Ｃ程度で十分である。発明の目的達成上は、１５００°Ｃを超える温度域での焼成を行っても構わないが、この場合には、焼成に要するエネルギーの浪費となる恐れがある。
【００２６】
又、急速冷却工程での複合酸化物微粒子の冷却速度も、発明の目的が達成される限りにおいて限定されないが、複合酸化物微粒子を気相媒体より分離した後、１０万°Ｃ〜１億５０００万°Ｃ／秒の割合で固化温度以下まで急速冷却することが、特に好ましい。複合酸化物微粒子の冷却速度が、１０万°Ｃ／秒〜数十万°Ｃ／秒程度である場合には、複合酸化物微粒子が非晶質化し、粒子径も成長しない。複合酸化物微粒子の冷却速度が、１億°Ｃ／秒〜１億５０００万°Ｃ／秒程度に到ると、複合酸化物微粒子が非晶質化すると共に、その粒子径が原料たる金属酸化物微粒子の平均粒径よりも更に微細化して、極めて微細な複合酸化物微粒子を得る。
【００２７】
（第４発明の効果）
第４発明のように、原料たる２種類の金属酸化物微粒子の平均粒径が１０μｍ以下であり、複合酸化物微粒子の平均粒径が１〜１０μｍの範囲内であることが、特に好ましい。
【００２８】
（第５発明の効果）
第５発明に係る「少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物微粒子が焼成により溶融接合したものであり、かつ、非晶質である」複合酸化物微粒子は、架空の概念としては比較的容易にイメージできるとしても、実際に製造された事例及びその製造方法は余り見聞したことがなく、非常にユニークなものである。
【００２９】
複合酸化物微粒子が非晶質であることは、微粒子の粒子径の成長を抑制する上で有利な条件であり、かつ、強磁性体の透磁率を高め同時に保磁力を低め、電波吸収効果を増大させる条件である。従って、複合酸化物微粒子は強磁性体（例えば、酸化第２鉄）に基づく優れた電磁波遮蔽効果を期待できるため、例えばビルの壁面材等に適用すると、電波を遮蔽し、高密度な通信環境の実現（高い品位な電波伝播都市の実現）等に有効である。
【００３０】
又、強磁性体である酸化第２鉄等は、触媒機能に優れた一種のｎ型半導体であって、複合酸化物の相手材に対して電子ドナーとして機能すると考えられるが、複合酸化物が非晶質であること、及び微細な粒子であることは、酸化第２鉄等の上記ドナー機能を強める。その結果、酸化第２鉄等が、複合酸化物の相手材が持つ固有の特性を強化する場合が多い。その一例が第６発明に係る酸化第２鉄−酸化チタン複合酸化物微粒子である。
【００３１】
又、複合酸化物が微細な粒子であることは、詳細な理論的根拠の説明は省略するが、第１に、複合酸化物粒子全体としての表面積が著しく増大することから、第２に、複合酸化物粒子を構成する２種類の金属酸化物の分子間距離が短縮されて電気空乏層が縮退し空乏層内の電界が強まり、その結果静電容量としての機能が強化されて電波吸収効果が増大することから、極めて有効である。
【００３２】
（第６発明の効果）
複合酸化物微粒子が、第６発明のように、強磁性体酸化物である第２酸化鉄の微粒子と、弱磁性体酸化物である酸化チタンの微粒子とが溶融接合した複合酸化物微粒子である場合には、上記の第５発明の効果に加えて、以下の効果を期待することができる。
【００３３】
まず、酸化チタンは光触媒活性を持ち、アルデヒド、窒素酸化物等の人体に有害な空気中成分に対する分解活性を期待できる。光触媒には抗菌作用も認められている。そして第５発明において上記したように、第２酸化鉄のドナー機能が強いので、酸化チタンに基づく上記の光触媒活性と抗菌作用が強化される。従って、第６発明の複合酸化物微粒子は、壁面材、家具、衛生用材等への非常に有効な適用を期待できる。
【００３４】
（第７発明の効果）
前記したように、複合酸化物微粒子の平均粒径が小さい程、その各種の有用な機能も強化される。但し、複合酸化物微粒子の平均粒径は、「第３発明の効果」欄で前記したように極めて迅速な冷却により原料微粒子よりも更に微細化される場合を除き、原料たる金属酸化物微粒子の平均粒径によって規定される。このため、一般的には、その平均粒径が１〜１０μｍの範囲内であることが現実的であり、好ましい。
【００３５】
（第８発明の効果）
第８発明の製造装置を用いて、上記した複合酸化物微粒子を有利に製造することができる。この製造装置を構成する前記（３）〜（６）の手段はいずれも汎用的な技術要素であり、比較的安価にかつ簡易に構成できる。従って、複合酸化物微粒子を安価かつ簡易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
次に、本願の第１発明〜第８発明を実施するための形態を、その最良の形態を含めて説明する。以下において単に「本発明」と言う時は、本願の各発明を一括して指している。
【００３７】
〔複合酸化物微粒子の製造方法〕
本発明に係る複合酸化物微粒子の製造方法は、少なくとも下記の焼成工程と、急速冷却工程とを含む。焼成工程と急速冷却工程とは、通常は、連続して行われる。
【００３８】
本発明の効果を阻害しない限りにおいて、焼成工程と急速冷却工程以外の任意の工程を付加することもできる。例えば、前処理として、原料たる２種類の金属酸化物微粒子を調製したり、篩別等によりそれらの粒径を揃えたり、２種類の金属酸化物微粒子を均一に混合したりする工程等を前置することができる。必要又は有益な任意の後処理工程を付加することもできる。
【００３９】
焼成工程と急速冷却工程との実施の態様として、原料たる２種類の金属酸化物微粒子を含む気相媒体全体が一定の方向へ流動しつつ行われる場合、このような気相媒体全体が特定のエリアに止まりつつ行われる場合、一般的な粒状体乾燥工程で良く見られるように、垂直な流路内を加熱された気相媒体が上昇し、上方又は横方向より供給された原料微粒子を重力の作用によって下降させるクロス方式等の任意の態様を採用できる。本発明においては、これらの任意の方式に加えて、急速冷却工程で、印加した磁界の作用によって気相媒体中の複合酸化物微粒子を冷却手段の設置方向へ誘導する処理が組み合わされる。
【００４０】
〔焼成工程〕
焼成工程においては、原料である２種類の金属酸化物微粒子を高温の気相媒体中で混合して焼成することにより、双方の微粒子が溶融接合した複合酸化物微粒子を生成させる。気相媒体としては、燃料と酸化ガスの混合ガスを用いても良いし、焼成工程における加熱手段が燃焼でない場合には、空気等の酸化性ガスや窒素ガス等の不活性ガスを用いることも可能である。
【００４１】
原料である２種類の金属酸化物微粒子は、少なくともその一方が強磁性体酸化物の微粒子である限りにおいて、種類を限定されない。ここに「強磁性体酸化物の微粒子」とは、１種類又は２種類以上（合金）の強磁性体からなる酸化物微粒子を言い、又はこのような強磁性体からなる酸化物を少なくとも一部に含む酸化物微粒子を言う。
【００４２】
又、原料である２種類の金属酸化物微粒子は、２種類の金属酸化物微粒子の一方が上記した意味での強磁性体金属の酸化物の微粒子で、他方が弱磁性体金属の酸化物の微粒子であっても良いし、両方が強磁性体金属の酸化物の微粒子であっても良い。
【００４３】
「強磁性体金属」及び「弱磁性体金属」の概念の内容は、社会通念あるいは技術常識に従うものであり、特段に限定されない。より具体的に述べれば、強磁性体金属としては、鉄、ニッケルその他各種のいわゆる「遷移金属」が代表的に例示され、これらの１種又は２種以上の合金を典型的に例示することができる。弱磁性体金属としては、亜鉛、コバルト、マンガン、チタン等や、これらの２種以上の合金が好ましく例示される。とりわけチタンやその合金が好ましい。
【００４４】
結局のところ、本発明に係る複合酸化物微粒子とは、少なくとも一方が強磁性体金属の酸化物である２種類の金属酸化物微粒子が溶融接合したものであって、この内、強磁性体金属の酸化物である金属酸化物微粒子とは、少なくとも強磁性体金属の酸化物を一部に含む微粒子である。従って、本発明に係る複合酸化物微粒子は、少なくとも一部に強磁性体金属の酸化物を含む限りにおいて、２元系及び３元系以上の任意の金属複合酸化物微粒子を広範囲に包含するものである。
【００４５】
焼成工程において、少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物の微粒子を混合状態で含む気相媒体は、７５０°Ｃ〜１５００°Ｃの範囲内の温度、より好ましくは、１０００°Ｃ〜１３５０°Ｃの範囲内の温度とされる。そのための手段として、上記の原料を含む気相媒体を、ガスバーナー等における燃料の燃焼により生じた高温の燃焼気と混合しても良いし、原料を含む気相媒体を電熱炉等の高温加熱炉中を通過させても良い。
【００４６】
ガスバーナー等の燃料噴出式の加熱手段を利用する場合、燃料噴出路の内部又は燃料噴出口の近傍に原料たる金属酸化物微粒子の供給口を設け、ガスバーナー等の燃料噴出又は燃焼気噴出の負圧を利用して、原料微粒子を燃焼気中に吸い出す方式が可能である。特に、燃料噴出路の内部に原料微粒子の供給口を設ける場合、原料微粒子が予め燃料混合気中に良好に混合されて噴出・着火されるので、焼成工程がよりスムーズに行われる。
【００４７】
それに加えて、空気中におけるガスバーナー等の燃焼炎は中心部が相対的に低温の還元炎、周辺部が相対的に高温の酸化炎であるため、原料微粒子は最初に還元炎中において十分に燃焼され還元されながら微粒子間の接触面が溶融接合し、良好な複合化（合金化）微粒子となって、次に酸化炎中へ移行して更に加熱され、接合面以外は十分に酸化された複合酸化物微粒子となる。
【００４８】
焼成された粒子が比較的大径で十分に複合化されていない場合、酸化炎中での酸化が不十分となる恐れがある。この意味でも、複合酸化物微粒子となるべき複合化微粒子の平均粒径が、１〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。なお、焼成工程においては、少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物微粒子が気相媒体中で良好に攪拌・混合された状態にあることが好ましい。
【００４９】
焼成工程に用いる金属酸化物の微粒子は、それぞれ、平均粒径が１〜１０μｍの範囲内であって、なるべく粒径のバラツキの少ないものが好ましい。２種類の金属酸化物微粒子の用量比は限定されないが、強磁性体酸化物微粒子と弱磁性体酸化物微粒子とを用いる場合には、強磁性体酸化物微粒子が重量基準で１／２以下であることが好ましい。
【００５０】
焼成により生成した複合酸化物微粒子を焼成工程の温度雰囲気に長く止めることは、溶融している複合酸化物微粒子が互いに凝集して大きな粒径の粒子に成長すると言う理由から好ましくない。従って、原料たる２種類の金属酸化物微粒子を焼成工程に投入して複合酸化物微粒子を生成させた後は、迅速に急速冷却工程に移行することが望ましい。
【００５１】
〔急速冷却工程〕
急速冷却工程においては、焼成工程を経過した気相媒体に磁界を作用させることにより、複合酸化物微粒子を気相媒体から分離させると共に冷却系へ導入し、急速冷却によって非晶質の複合酸化物微粒子を生成させる。作用させる磁界は、固定磁石等による静的な磁界でも、ダイナミック磁界でも良い。
【００５２】
冷却系の種類及び構成は限定されないが、例えば、焼成エリアの下方に冷却水流を準備することができる。又、磁界により複合酸化物微粒子を誘導する方向に、冷却ドラム等の適宜な冷却装置を設置しておいても良い。
【００５３】
前記したように、急速冷却工程における複合酸化物微粒子の急速冷却は重要な技術的意味を持つ。その急速冷却の内容は必ずしも限定されないが、複合酸化物微粒子を気相媒体より分離した後、１０万°Ｃ〜１億５０００万°Ｃ／秒の割合で固化温度以下まで急速冷却することが好ましい。
【００５４】
溶融状態の複合酸化物微粒子を冷却水流に投入して冷却速度が１億°Ｃ／秒を超える急速な冷却を行うと、複合酸化物の溶融微粒子が冷却水流中で粉砕されて更に微細化される効果を期待できる。冷却水に塩化カルシウム等の沸騰促進剤を混ぜて安定した蒸気爆発を連続させることにより、上記のような粒子の粉砕効果を一層高めることができる。
【００５５】
〔複合酸化物微粒子〕
複合酸化物微粒子は、少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物微粒子が所定の高温下で溶融接合された非晶質微粒子である。溶融接合の形態は限定されず、例えば２種類の金属酸化物微粒子が明瞭な粒子境界を以て接合された形態、合金化が進んで多元物質密度がグラデュエーションを成す合金接合面となった形態等を例示できる。
【００５６】
複合酸化物微粒子の平均粒径は、「発明の効果」欄において前記した理由から１〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、かつ、なるべく粒径のバラツキの少ないものが好ましい。複合酸化物微粒子の「非晶質」の度合いに関し、微粒子が１００％非晶質であることが最も好ましいが、現実問題としては、本発明に限らず一般的に完全非晶質化は困難であり、好ましくは複合酸化物微粒子の５０重量％以上が非晶質であり、より好ましくは７０重量％以上が非晶質であり、更に好ましくは９０重量％以上が非晶質である。
【００５７】
〔複合酸化物微粒子の製造装置〕
複合酸化物微粒子の製造装置は、少なくとも、以下の（３）〜（６）の手段を備えたものであるが、「実施例」欄において、その２、３の具体例を述べる。
（３）少なくとも一方が強磁性体酸化物である２種類の金属酸化物微粒子を気相媒体中で混合された状態において焼成エリアに供給し、又は焼成エリアを通過させる原料供給手段。
（４）焼成エリアにおいて所定の焼成温度を実現するための、燃焼手段を含み又は含まない加熱手段。
（５）複合酸化物微粒子を急速に冷却させ得る冷却手段。
（６）焼成エリアで生成した複合酸化物微粒子を上記冷却手段へ導くための磁界印加手段。
【実施例】
【００５８】
次に、図面に基づき、参考例と共に本発明の幾つかの実施例を説明する。なお、これらの図面において、部品番号の一部は、該当する部品や部位を示す図形線中に直接に表記することにより、引出し線を伴わずに示している。
【００５９】
（参考例）
図１に示す複合酸化物微粒子の製造装置において、ガスバーナー１には燃料ガス噴出口２が内蔵され、この噴出口の外周部には、磁性酸化鉄微粒子と酸化チタン微粒子とを空気等の気相媒体中に混合状態で含む混合ガスを供給する混合ガス供給路３が合流している。混合ガスの供給は、燃料ガス噴出口２による噴出の負の気圧によっても良いし、混合ガス供給路３に加える正の気圧（押出し圧）によっても良い。
【００６０】
ガスバーナー１の燃焼気噴出口の近傍４では、燃料ガスと混合ガスとが十分に混ざり合い、燃焼気噴出口で燃料ガスが着火される。そして還元炎５中で磁性酸化鉄微粒子と酸化チタン微粒子が溶融接合して良好な複合化微粒子となり、次いで酸化炎６中で複合酸化物微粒子となる。この複合酸化物微粒子７は慣性力によって酸化炎６の域外まで飛行し、鉄製回転ローラー式の冷却装置８の冷却面上に付着する。そして急速に冷却されて、非晶質で微細な複合酸化物微粒子９として集積される。
【００６１】
（実施例１）
図２に示す複合酸化物微粒子の製造装置においては、ガスバーナー１の噴出炎（酸化炎部分）を囲む位置に、磁極板１０，１１及びソレノイド１２，１３が設置されている。磁極板１０，１１により印加される磁界により、噴出炎中で帯電した複合酸化物微粒子にローレンツ力が作用し、ガスバーナー１の噴出炎の下方に設置された冷水プール１４の方向へ付勢されて冷水プール１４中へ落下する。そして冷水プール１４中で１億°Ｃ／秒を超える急速な冷却作用と粉砕作用を受けて、極めて微細で非晶質の複合酸化物微粒子を生成する。
【００６２】
噴出炎中の複合酸化物の一部は、冷水プール１４中へ落下し切れず、慣性力によって飛行して冷却装置８の冷却面上に付着し、１０万°Ｃ／秒程度の急速な冷却作用を受けて、微細で非晶質の複合酸化物微粒子を生成する。
【００６３】
この実施例１において、上記の説明以外の点は、前記参考例と同様である。
【００６４】
（実施例２）
図３に示す複合酸化物微粒子の製造装置においては、１対のＭＨＤ発電用電極１７，１７をガスバーナー１の噴出炎（酸化炎部分）を囲む位置に付加した点以外は、実施例１と同じ構成であり作用・効果も同様である。ＭＨＤ発電用電極１７，１７はいわゆるＭＨＤ発電作用を示し、複合酸化物微粒子は噴出炎中で帯電し磁界中を高速に飛行するので、磁界と飛行方向との直交方向に電流が発生する。この電流をソレノイド１２，１３に流れる電流に合流させ、磁界発生の用に供し、装置の電力消費量を低減する。
【００６５】
（実施例３）
図４に示す複合酸化物微粒子の製造装置において、全体として六角形の回路状のトンネル式キルンが構成されている。このキルンの外周壁１５及び内周壁１６を含む壁部全体は非磁性体材料を以て構成され、トンネル構造を形成している。このトンネル式キルン内部の底部は、冷却用の水が貯留され又は流れている冷却用の冷水プール１４とされている。
【００６６】
六角形のキルンの各辺に該当する壁部の所定部位には、それぞれガスバーナー１が取り付けられ、それらの燃焼気噴出口はキルンの内部に開口している。又、ガスバーナー１の噴出炎（酸化炎部分）を囲む位置において、外周壁１５及び内周壁１６にわたって磁極板１０，１１及びソレノイド１２，１３が設置されて、噴出炎中で生成した複合酸化物微粒子を下方へ付勢して冷水プール１４中へ落下させるようになっている。
【００６７】
図４に示す複合酸化物微粒子の製造装置において、図３に示したものと同様の１対のＭＨＤ発電用電極１７，１７を図３の場合と同様の位置に付加することが可能である。その作用・効果は前記した通りである。
【００６８】
この実施例３において、上記の説明以外の点は、前記参考例と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、金属複合酸化物粒子とその製造方法及び製造装置を提供するものであって、金属複合酸化物粒子の多様な利用分野において有用であり、更に、極めて微細でしかも非晶質の複合酸化物粒子を提供するので、新たな利用分野を開拓できる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】参考例に係る複合酸化物微粒子の製造装置を簡略化して示す図である。
【図２】実施例に係る複合酸化物微粒子の製造装置を簡略化して示す図である。
【図３】実施例に係る複合酸化物微粒子の製造装置を簡略化して示す図である。
【図４】実施例に係る複合酸化物微粒子の製造装置を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１      ガスバーナー
２      燃料ガス噴出口
３      混合ガス供給路
４      燃焼気噴出口の近傍
５      還元炎
６      酸化炎
７      複合酸化物微粒子
８      冷却装置
９      非晶質の複合酸化物微粒子
１０    磁極板
１１    磁極板
１２    ソレノイド
１３    ソレノイド
１４    冷水プール
１５    外周壁
１６    内周壁
１７    ＭＨＤ発電用電極
【図１】
2005097055.tif 000003
【図２】
2005097055.tif 000004
【図３】
2005097055.tif 000005
【図４】
2005097055.tif 000006