(57)【要約】  【課題】  小型化が可能な簡易な構成によって所望の均一な大きさの微小粒子を確実に製造することができる製造方法および製造装置を提供すること。  【解決手段】  溶融液体７を排出して落下させる孔５と、排出された溶融液体７を内部で気流とともに落下させる、途中に小径部11が設けられた管３と、小径部11に設けられた、落下中の溶融液体７に交流磁場を印加する交流磁場印加手段９とを具備する微小粒子の製造装置であり、それを用いて、落下中の溶融液体７を、小径部11において、気流によって加速しながら交流磁場を印加して粒状に分離した後凝固させることによって微小粒子とする微小粒子の製造方法である。溶融液体７を粒状に分離して液滴12とした直後から液滴12の落下する軌跡を時々刻々と変化させて液敵12同士の合体を防止することができ、小型化が可能で所望の均一な大きさの微小粒子を確実に製造することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融液体を孔から排出して上下方向に配置した管の内部を気流とともに落下させ、前記管の途中に小径部を設けるとともに該小径部に前記溶融液体を横切る方向に交流磁場を印加する交流磁場印加手段を配置して、落下中の前記溶融液体を、前記小径部において、前記気流によって加速しながら前記交流磁場を印加して粒状に分離した後凝固させることによって微小粒子とすることを特徴とする微小粒子の製造方法。
【請求項２】
前記交流磁場印加手段を前記小径部の上部に配置することを特徴とする請求項１記載の微小粒子の製造方法。
【請求項３】
前記小径部の上方に、落下中の前記溶融液体を横切る方向に第２の交流磁場を印加する第２交流磁場印加手段を配置して、落下中の前記溶融液体に前記第２の交流磁場を印加することを特徴とする請求項１または請求項２記載の微小粒子の製造方法。
【請求項４】
溶融液体を排出して落下させる孔と、排出された前記溶融液体を内部で気流とともに落下させる、途中に小径部が設けられた、上下方向に配置された管と、前記小径部に設けられた、落下中の前記溶融液体にその落下する方向を横切る方向に交流磁場を印加する交流磁場印加手段とを具備することを特徴とする微小粒子の製造装置。
【請求項５】
前記交流磁場印加手段が前記小径部の上部に配置されていることを特徴とする請求項４記載の微小粒子の製造装置。
【請求項６】
前記小径部の上方に、落下中の前記溶融液体を横切る方向に第２の交流磁場を印加する第２交流磁場印加手段を配置したことを特徴とする請求項４または請求項５記載の微小粒子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融液体から均一な大きさの微小粒子を製造する製造方法および製造装置に関し、特に光電変換装置に用いられるシリコン粒子の作製等に好適に使用される微小粒子の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の開発では、性能面での効率，資源の有限性、あるいは製造コスト等といった市場ニーズを捉えて開発が進められている。その有望な太陽電池の一つとして、粒状シリコンを用いた光電変換素子を用いるものが活発に開発されている。
【０００３】
太陽電池の光電変換素子に用いる粒状シリコン等の高い結晶性を持った微小粒子を安定して高効率に、しかも低コストで製造するための製造装置として、例えば、孔から溶融液体を排出して落下させるとともに、この溶融液体を落下中に分断して凝固させることによって微小粒子を製造する製造装置がある（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
また、これまで、均一な大きさの微小粒子の製造方法として、孔から排出される原料の溶融液体に対して規則的な振動を加えることにより、この溶融液体に一定間隔でこぶ状の変形を発生させ、この変形を溶融液体の表面張力の作用により自発的に成長させることによって凝固させる方法が知られている。
【０００５】
この方法において溶融液体に振動を加える手段としては、孔を振動させる手段や、孔から排出される溶融液体に対して一定周波数の音波を照射する手段等がある（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００６】
しかしながら、従来の微小粒子の製造方法では、溶融液体が分断されて生成される液滴が互いに非常に接近した状態で次々に落下して行くために、溶融液体から液滴が均一な大きさに分断されても、その後の落下過程において液滴同士が合体して大きさの異なる液滴となってしまい、最終的に製造される微小粒子の大きさが不均一になる、という問題点があった。
【０００７】
この問題点を解決するために、孔から排出される溶融液体に規則的な振動を加えるとともに、溶融液体が放射状に排出されるように、周壁部に孔を有する容器を高速で回転させながら容器の周囲に向かって液滴を生成する方法が提案されている（特許文献３を参照。）。
【０００８】
この孔から排出される溶融液体に規則的な振動を加えるとともに、周壁部に孔を有する容器を回転させながら容器の周囲に向かって液滴を生成する方法によると、容器が回転して、その周壁部の孔から溶融液体が放射状に排出されることで、生成される個々の液滴が互いに異なる放物線状の軌跡をたどるため、液滴同士の合体を効果的に防ぐことができるので、均一な大きさの微小粒子を得ることができる、というものである。
【特許文献１】特開2003−128493号公報
【特許文献２】米国特許第5,445,666号明細書
【特許文献３】特開平５−154425号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、孔から排出される溶融液体に規則的な振動を加えるとともに、周壁部に孔を有する容器を回転させながら微小粒子を製造する方法において液滴を生成する場合には、容器の周囲に放射状に排出された液滴は、回転する容器の周囲に広範囲にわたって飛散することとなるが、この液滴の落下過程は液滴が凝固するための冷却過程を兼ねているため、液滴が落下途中に何にも衝突しないように、この製造方法を実施するための製造装置には十分な広さで液滴の落下領域を確保する必要があり、その結果、製造装置が大型化してしまうという問題点があった。
【００１０】
また、直径が１ｍｍを下回るような微小粒子を作製するためには、液滴を生成する孔の径も同程度に小さなものとなる。ところが、孔の径が小さくなるとその孔から排出される溶融液体の表面張力が大きくなり、排出が困難となるため、連続的に溶融液滴を排出させるには、孔を有する容器内の圧力を極めて高くする必要があるという問題点があった。
【００１１】
例えば、光電変換装置に用いる粒状半導体としてシリコンの微小粒子を製造する場合であれば、シリコンの材料費を抑制し、かつ光吸収に必要な最小限の厚みを確保する必要性から、液滴の大きさは直径が300μｍ程度の小さなものとなってしまう。そして、このような容器を容器内に高圧を加えつつ高速に回転させるためには、大掛かりな装置が必要となり、コスト高にもなる、という問題点があった。
【００１２】
本発明は以上のような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型化が可能な簡易な構成によって均一な大きさの微小粒子を確実に製造することができる微小粒子の製造方法および製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の微小粒子の製造方法は、溶融液体を孔から排出して上下方向に配置した管の内部を気流とともに落下させ、前記管の途中に小径部を設けるとともにこの小径部に前記溶融液体を横切る方向に交流磁場を印加する交流磁場印加手段を配置して、落下中の前記溶融液体を、前記小径部において、前記気流によって加速しながら前記交流磁場を印加して粒状に分離した後凝固させることによって微小粒子とすることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の微小粒子の製造方法は、上記構成において、前記交流磁場印加手段を前記小径部の上部に配置することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の微小粒子の製造方法は、上記各構成において、前記小径部の上方に、落下中の前記溶融液体を横切る方向に第２の交流磁場を印加する第２交流磁場印加手段を配置して、落下中の前記溶融液体に前記第２の交流磁場を印加することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の微小粒子の製造装置は、溶融液体を排出して落下させる孔と、排出された前記溶融液体を内部で気流とともに落下させる、途中に小径部が設けられた、上下方向に配置された管と、前記小径部に設けられた、落下中の前記溶融液体にその落下する方向を横切る方向に交流磁場を印加する交流磁場印加手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の微小粒子の製造装置は、上記構成において、前記交流磁場印加手段が前記小径部の上部に配置されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の微小粒子の製造装置は、上記各構成において、前記小径部の上方に、落下中の前記溶融液体を横切る方向に第２の交流磁場を印加する第２交流磁場印加手段を配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の微小粒子の製造方法によれば、溶融液体を孔から排出して上下方向に配置した管の内部を気流とともに落下させ、前記管の途中に小径部を設けるとともにこの小径部に前記溶融液体を横切る方向に交流磁場を印加する交流磁場印加手段を配置して、落下中の前記溶融液体を、前記小径部において、前記気流によって加速しながら前記交流磁場を印加して粒状に分離した後凝固させることによって微小粒子とすることから、小径部において溶融液体を横切る方向の磁界を時々刻々と変化させることができ、小径部において溶融液体が落下する方向を横切る方向に時々刻々と変化するローレンツ力を与え続けることができるので、分断された直後の粒状の溶融液体を時々刻々と異なる方向へ分散させることができるものとなる。また、溶融液体を管の内部で気流とともに落下させることから、小径部では気流の流速が速くなるので、溶融液体は交流磁場によって落下する方向を横切る方向に時々刻々と粒状に分離されて分散されるとともに、流速を増した気流によって落下する方向に加速され、上流側から追い付いて来ようとする粒状の溶融液体との間に速度差を生じることとなるため、分離された粒状の溶融液体同士の合体を確実に防ぐことができ、所望の均一な大きさの微小粒子を安定して得ることができる。
【００２０】
また、本発明の微小粒子の製造方法によれば、上記構成において、交流磁場印加手段を小径部の上部に配置するときには、小径部に到達した溶融液体は、まず交流磁場印加手段による交流磁場の作用を受けた後、気流の流速の速い領域に達するため、小径部の上部において交流磁場によって溶融液体が粒状に分散された後に、流速を増した気流によって落下する方向に加速されることとなるため、粒状の溶融液体の合体をより効果的に防止することができ、所望の均一な大きさの微小粒子をより安定して得ることができる。
【００２１】
さらに、本発明の微小粒子の製造方法によれば、上記各構成おいて、小径部の上方に、落下中の溶融液体を横切る方向に第２の交流磁場を印加する第２交流磁場印加手段を配置して、落下中の溶融液体に第２の交流磁場を印加するときには、小径部に到達する前の溶融液体を第２の交流磁場によって小径部における交流磁場と異なる周期の、あるいは同じ周期の所望の一定周期で加振することができるため、小径部に落下してくる前の溶融液体に一定周期の擾乱を与えることができるものとなり、小径部においてより容易にかつ確実に所望の均一な大きさに溶融液体を分離することができ、均一な大きさの微小粒子を安定して生成することができる。また、溶融液体が小径部に到達する前のより早い段階でも溶融液体を粒状に分離し始めさせるどこができるので、装置を小型化することができる。さらにまた、溶融液体が粒状に分離して液滴になる位置をこの第２交流磁場印加手段と小径部の交流磁場印加手段とによってより正確に決定することができるため、小径部の位置設計を容易に行なうことができる。
【００２２】
本発明の微小粒子の製造装置によれば、溶融液体を排出して落下させる孔と、排出された溶融液体を内部で気流とともに落下させる、途中に小径部が設けられた、上下方向に配置された管と、小径部に設けられた、落下中の溶融液体にその落下する方向を横切る方向に交流磁場を印加する交流磁場印加手段とを具備することから、小径部において溶融液体が落下する方向を横切る方向に時々刻々と変化するローレンツ力を容易に与え続けることができるとともに、小径部において落下方向の気流の流速を増して溶融液体を容易に加速することができるので、交流磁場によって溶融液体は落下する方向を横切る方向に時々刻々と粒状に分離されて分散されるとともに、小径部で流速を増した気流によって分離された粒状の溶融液体同士間に速度差を生じさせることで合体を確実に防ぐことができ、所望の均一な大きさの微小粒子を安定して得ることができる。
【００２３】
また、本発明の微小粒子の製造装置によれば、上記構成において、交流磁場印加手段が小径部の上部に配置されているときには、溶融液体が、小径部の上部において交流磁場によって粒状に分散された後に、流速を増した気流によって落下する方向に加速されることとなるので、粒状の溶融液体の合体をより効果的に防止することができ、所望の均一な大きさの微小粒子をより安定して得ることができる。
【００２４】
さらに、本発明の微小粒子の製造装置によれば、上記各構成において、小径部の上方に、落下中の溶融液体を横切る方向に第２の交流磁場を印加する第２交流磁場印加手段を配置したときには、小径部に落下してくる前の溶融液体に一定周期の擾乱を容易に与えることができるので、小径部においてより容易にかつ確実に所望の均一な大きさに溶融液体を分離することができ、均一な大きさの微小粒子を安定して生成することができる。また、溶融液体が小径部に到達する前のより早い段階でも溶融液体を容易に粒状に分離し始めさせることができるので、装置を小型化することができる。さらにまた、溶融液体が粒状に分離して液滴になる位置をこの第２交流磁場印加手段と小径部の交流磁場印加手段とによってより正確に決定することができるため、小径部の位置設計を容易に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の粒状粒子の製造方法および製造装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の微小粒子の製造方法を使用するための製造装置の実施の形態の一例における概略構成を示す断面図である。
【００２７】
図１に示す例の本発明の微小粒子の製造装置100は、上下方向に配置され、ガス流入口１ならびにガス流出口２を設けた、途中に小径部11が設けられた管３と、溶融液体７を保持する容器４と、容器４の底部に設けられた、溶融液体７を排出する孔５を有するノズル部材６と、容器４の側面に配置されて容器４に充填される溶融液体７を加熱するヒータ８と、小径部11に配置された交流磁場印加手段９ならびに小径部11の上方に配置された第２交流磁場印加手段10とから構成される。
【００２８】
ガス流入口１およびガス排出口２は、管３内に気流を生じさせるためにその気流となるガスを流入させ、および排出するためのものであり、ガス流入口１は管３の小径部11の上流側に、ガス流出口２は下流側に設置される。また、容器４の孔５から排出される溶融液体７の流れを乱さないよう、ガス流入口１は溶融液体７にガスが直接に吹きかからないような位置に設置し、ガス流出口２は管３の底面に設置することが好ましい。また、このガスによって発生する気流は層流となるようにするのが望ましい。
【００２９】
微小粒子を製造するために管３内に気流を発生させるために用いるガスとしては、無害で、なおかつ溶融液体７との反応性が低いことから、ヘリウム，アルゴン，キセノン等を用いればよい。中でも、液滴を加速させるための運動量が大きい、すなわち質量数がなるべく大きいものであり、また、安価であるものが好ましく、その観点からはアルゴンが好適である。
【００３０】
また、管３内にガスによって発生させる気流は、均一な液滴12を生成するため、孔５から排出した直後の溶融液体７の流れを乱さないことが望ましく、管３内において層流となるようにするのが望ましい。
【００３１】
孔５から排出された溶融液体７を気流とともにその内部を落下させる管３は、溶融液体７を加熱するヒータ８の熱に対して十分な耐熱性を有し、また、気流を乱さないよう、継ぎ目部にはＯリングやガスケット等を用いて外部との気密が保たれるものが望ましい。管３を構成する部材としては石英，アルミナセラミックス，ステンレス等を用いることができる。また、管３の途中に設けられる小径部11は、交流磁場印加手段９とこの小径部11で流速を増す気流とによって、この小径部11を落下する溶融液体７を効率よく粒状に分離できる高さ位置に設置される。
【００３２】
小径部11は、溶融液体７の流れを乱さないよう、この部分においても気流が層流となるようにすることが望ましく、乱流が生じないよう、その径をできるだけ徐々に狭くしていくことが好ましい。また、分散した液滴12は水平方向へ広がるが、その分散幅が小径部11の径を超えないように小径部11の径を設定することが望ましい。
【００３３】
孔５から排出される溶融液体７を保持する容器４は、溶融液体７をヒータ８で加熱して良好な溶融状態で保持できる十分な耐熱性を有するとともに溶融液体７との反応性を考慮した材料で構成するのが望ましい。例えば、溶融液体７がシリコンの場合であれば、酸化アルミニウム，炭化珪素，グラファイト等から成る容器４を用いることで、溶融液体７に容器４の成分が混入するのを防ぐことができ、かつ劣化が少ないため長時間にわたって使用可能なものとなる。
【００３４】
容器４の底部に設置されたノズル部材６は、中央部にこれを貫通して設けられた孔５の磨耗を防止して安定した状態で溶融液体7を排出して粒状粒子を生成するために、耐熱性および耐磨耗性に優れた材料で構成するのが望ましく、例えば、真比重が3.0ｇ／ｃｍ３以上の炭化珪素，3.30ｇ／ｃｍ３以上の立方晶窒化ホウ素，3.35ｇ／ｃｍ３以上のダイヤモンドのうちのいずれかから成ることが望ましい。また、このノズル部材６が、単結晶炭化珪素，単結晶酸化アルミニウム（サファイヤ），単結晶立方晶窒化ホウ素，単結晶ダイヤモンドのうちのいずれかから形成されていると、さらに孔５の磨耗を良好に防止して安定した状態で溶融液体７を排出して粒状粒子を生成することができる。これら各材料を用いたノズル部材６は、その単結晶を加工したものにより、あるいは焼結条件によりその緻密度を設定した焼結体により形成される。
【００３５】
ノズル部材６の孔５は、容器４内の溶融液体７を排出して管３内を落下させるためのものであり、溶融液体７から所望の大きさの微小粒子を得るためには、例えばその直径を５μｍ以上100μｍ以下として形成することが望ましい。この孔５を５μｍ未満に形成することは、現在の加工技術では困難であり、また、溶融液体７を排出するために容器４に大きな圧力を加える必要があることとなるため、装置の大型化を招くこととなる。また、孔５の直径が５μｍ未満では、この孔５から排出された溶融液体７が粒状に分離されて形成される液滴12の粒径が小さくなりすぎて、例えば粒状粒子が結晶シリコンの場合には、その粒状結晶シリコン粒子を用いた光電変換装置による太陽光の吸収効率が悪くなる等といった、大きさが小さ過ぎることによる弊害が生ずるようになる。他方、孔５の直径が100μｍを超えると、排出された溶融液体７が粒状に分離されて得られる液滴12およびそれから得られる微小粒子の大きさが大きくなって、良好な結晶状態の微小粒子を得ることが困難になる傾向がある。
【００３６】
ノズル部材６への孔５の加工は、機械加工やレーザ加工、あるいは超音波加工等で形成ればよく、その際、孔５の内壁の壁面は滑らかになるよう形成することが望ましい。
【００３７】
なお、容器４とノズル部材６とを別部材で作製して、それらを組み立てる構造にすることで、ノズル部材６のみを差し替えることが可能となる。これにより、もし孔５が磨耗したり、目詰まりしたりした場合の交換が容易となるとともに、通常は高価なものとなる容器４本体は交換せずに引き続き使用することができるものとなる。
【００３８】
溶融液体７となる原料には、液体の状態において導電性を有する全ての材料を使用することができる。例えば、各種の金属の他、シリコンやゲルマニウムのように液体状態において導電性の高い半導体材料が使用できる。
【００３９】
容器４の側面に配置されて容器４に充填される溶融液体７を加熱するヒータ８には、誘導加熱方式、あるいは抵抗加熱方式のヒータを用いればよい。
【００４０】
管３の小径部11に配置された交流磁場印加手段９は、通常はコイルが用いられ、溶融液体７を小径部11において粒状の液滴12に分離し、それら液滴12の合体を防止する、分離用および合体防止用コイルとして機能するものであり、例えば銅等の導体線あるいは導体管を直径５ｃｍ，長さ５ｃｍ程度の大きさでらせん状に巻いたものである。この交流磁場印加手段９は、導体に交流電流を流すことで交流磁場を発生させるものであり、溶融液体７の落下方向を横切る方向に交流磁場を印加するものである。
【００４１】
また、この交流磁場印加手段９に印加される交流磁場としては、例えば、孔５から排出される溶融液体７の流速が10ｍ／ｓ程度の場合には、３ｋＨｚ程度の正弦波交流電流による交流磁場とすればよい。
【００４２】
この交流磁場印加手段９は、小径部11のできるだけ上部に配置することが好ましい。交流磁場印加手段９を小径部11の上部に配置することにより、溶融液体７の落下する方向を横切る方向にこの交流磁場印加手段９により交流磁場を印加することによって溶融液体７が粒状に分離されて生成される液滴12に対して、小径部11で流速を増した気流による分離された後の落下する方向への加速領域をより長く設定することができるため、液滴12同士の合体防止の効果を高めることができる。
【００４３】
なお、交流磁場印加手段９は小径部11の下部に配置しても構わないが、その場合には、溶融液体７が交流磁場印加手段９によって粒状に分離される前に小径部11の気流によって落下する方向へ加速されることとなるため、液滴12同士の合体を防ぐ効果がやや低いものとなる傾向がある。
【００４４】
管３の小径部11の上方に配置された第２交流磁場印加手段10は、通常はコイルが用いられ、溶融液体７を小径部11で粒状に分離するのに当たって、その溶融液体７の分離を容易にする分離促進用コイルとして機能するものであり、例えば銅等の導体線あるいは導体管を直径５ｃｍ，長さ５ｃｍ程度の大きさでらせん状に巻いたものである。
【００４５】
また、この第２交流磁場印加手段10に印加される第２の交流磁場としては、例えば、孔５から排出される溶融液体７の流速が10ｍ／ｓ程度の場合には、３ｋＨｚ程度の正弦波交流電流による交流磁場とすればよい。
【００４６】
この第２交流磁場印加手段10は、小径部11よりも上流側の位置に設置される。その設置部位は、図１に示したように管３の内部であっても、あるいは管３の外部であってもどちらでもよい。
【００４７】
管３の小径部11の径および長さは、溶融液体７に交流磁場印加手段９によって交流磁場を印加して粒状に分離され分散する液滴12の分散幅よりも広い範囲を確保できる大きさで、なるべく小さくすることが望ましい。具体的には、例えば孔５から排出される溶融液体７の流速が約10ｍ／ｓであり、管３の直径（内径）が約１ｍの場合には、小径部11の径（内径）を約50ｃｍ，長さを約１ｍとすればよい。
【００４８】
次に、以上のような本発明の微小粒子の製造方法を実施するための製造装置100を用いて、均一な大きさの微小粒子を製造する方法を説明する。
【００４９】
まず、容器４に溶融液体７の原料として例えばシリコン原料を投入して、ヒータ８で加熱しシリコン全体を溶融して溶融液体７とする。この容器４内の溶解した溶融液体７の上部をアルゴンガス等によって例えば0.7ＭＰａ以下の圧力（0.01ＭＰａ以上であることが好ましい。）でガス加圧して、容器４の底部に配設されたノズル部材６の孔５から溶融液体７を押し出して管３内に排出する。なお、この加圧方法には、機械的な加圧方法を用いてもよい。
【００５０】
次に、管３の小径部11に交流磁場印加手段９が配置されていることにより、落下中の溶融液体７の落下する方向に対し、これを横切る方向に配置された交流磁場印加手段９に交流電圧を印加すると、交流磁場印加手段９の軸方向に交流電圧と同周期の交流磁場が発生する。ここで、落下中の溶融液体７がこの交流磁場中を通って交流磁場が印加されると、落下中の溶融液体７は導電性を有しているため、その落下する方向に交流磁場と同周期の誘導電流が発生する。そして、この誘導電流と、交流磁場印加手段９により印加される交流磁場とにより、落下中の溶融液体７にローレンツ力が働くこととなる。
【００５１】
このローレンツ力により、落下中の溶融液体７の表面には一定の間隔でこぶ状の変形が発生し、落下中の溶融液体７の表面張力により均一な大きさの粒状に分離され、液滴12に分断されることとなる。こぶ状の変形の間隔は交流磁場の周期の半分に対応するため、分断される液滴12の大きさは、孔５の径と、落下中の溶融液体７の速度と、交流磁場の周期とにより決定される。従って、交流磁場印加手段９に印加する交流電圧の周波数は、孔５の径，落下中の溶融液体７の速度，所望の液滴12の大きさから求めればよい。
【００５２】
このとき、落下中の溶融液体７が交流磁場印加手段９の中央部を横切って通過するように交流磁場印加手段９を配置し、かつ交流磁場印加手段９の軸方向を落下する溶融液体７の落下する方向に平行になるように配置することが望ましい。このように配置することにより、交流磁場印加手段９による交流磁場が強い部分を溶融液体７が通過し、かつ誘導電流と交流磁場との方向が直交するようになるため、この落下中の溶融液体７に対し効果的にローレンツ力を作用させて粒状に分離し分散させることができる。
【００５３】
また、管３に対してガス流入口１から流入されガス排出口２から排出されるガスによる気流は、小径部11にてその流速が速まるため、粒状に分離されつつ小径部11を通過する溶融液体７は、気流により落下する方向に加速を受けながら小径部11を通過して、合体が防止されて確実に液滴12となって下方に落下していくこととなる。
【００５４】
このように、落下中の溶融液体７を小径部11において気流によって加速しながら交流磁場を印加して粒状に分離することにより、交流磁場印加手段９による交流磁場によって発生するローレンツ力が溶融液体７を粒状に分離し分散させる効果と、小径部11にて流速が速められた気流が粒状に分離される溶融液体７を落下する方向に加速する効果との相乗効果により、溶融液体７が粒状に分離されて生成された液滴12同士の落下する軌跡を分離直後の時点で確実に変えて分散させることができるため、分離直後の均一な粒径を有する液滴12同士の合体を確実に防止して、均一な大きさの微小粒子を製造することができる。
【００５５】
そして、小径部11において生成されて落下してきた液滴12は、落下中に冷却されて凝固し、例えば溶融液体７としてシリコンを用いた場合は、粒状の単結晶シリコンまたは少数の結晶粒から成る粒状の多結晶シリコンとなって、管３の底部に設置された回収容器13に収容されて回収される。
【００５６】
ここで、管３の小径部11の上方に落下中の溶融液体７を横切る方向に第２の交流磁場を印加する第２交流磁場印加手段10を配置している場合には、この第２交流磁場印加手段10により落下中の溶融液体７に交流磁場印加手段９による上記の交流磁場と同様の第２の交流磁場を印加することによって、小径部11の上方において落下中の溶融液体７に対してローレンツ力を働かせて、このローレンツ力により、落下中の溶融液体７の表面に一定の間隔でこぶ状の変形を発生させ、その表面張力により均一な大きさの粒状に分離させることができる。この場合には、第２交流磁場印加手段10で粒状に分離されて小径部11に到達した液滴12を、交流磁場印加手段９により印加される交流磁場によって効率よくかつ確実に粒状に分離して分散させ、液滴12同士の合体をより確実に防止するようにすることができる。
【００５７】
また、第２交流磁場印加手段10による第２の交流磁場を交流磁場印加手段９による交流磁場よりも弱いものとすることにより、第２交流磁場印加手段10を通過する落下中の溶融液体７の表面にローレンツ力によって一定間隔でこぶ状の変形を発生させておき、これを小径部11において気流によって加速しながら交流磁場印加手段９による交流磁場によって個々に粒状に分離するとともに分散させることによって、溶融液体７からの均一な大きさの液滴12の生成をより確実にかつ効率よく行なわせることもできる。
【００５８】
このようにして交流磁場印加手段９に加えて第２交流磁場印加手段10を併用した場合も、小径部11を通って生成されて落下してきた液滴12は、落下中に冷却されて凝固し、例えば溶融液体７としてシリコンを用いた場合は、粒状の単結晶シリコンまたは少数の結晶粒から成る粒状の多結晶シリコンとなって、管３の底部に設置された回収容器13に収容されて回収される。
【００５９】
以上のように、本発明の微小粒子の製造装置100およびそれを用いる本発明の微小粒子の製造方法によれば、小型化が可能な簡易な構成の装置を用いて、容易にかつ確実に所望の均一な大きさの微小粒子を効率よく製造することができる。
【００６０】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、第２交流磁場印加手段10の代わりに、ノズル部材６に一定周期の物理的振動を直接与えることによって、孔５から排出される溶融液体７に一定周期の擾乱を与えてもよく、その場合には、溶融液体７を小径部11において確実に所望の均一な大きさの液滴12に分離することができ、均一な大きさの微小粒子を安定して生成することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の微小粒子の製造方法を使用するための製造装置の実施の形態の一例における概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・ガス流入口
２・・・ガス流出口
３・・・管
４・・・容器
５・・・孔
６・・・ノズル部材
７・・・溶融液体
８・・・ヒータ
９・・・交流磁場印加手段
10・・・第２交流磁場印加手段
11・・・小径部
12・・・液滴
13・・・回収容器
【図１】
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