(57)【要約】【課題】気体の供給口や排出口を舞い上がった粉末により詰まらせることがなく、且つ、均一な充填密度で粉末を充填対象容器に充填することができる粉末充填装置を提供する。【解決手段】粉末充填装置１０は、粉末を収容するための内部空間を有し、下部に充填対象容器２０の粉末充填部（キャビティ２２）と密閉空間を形成することが可能な下部開口１１１１を有する粉末収容室１１と、粉末収容室１１内に張設された可撓性のある膜であって、該膜の上側と下側の空間を気密に分離する膜１２と、粉末収容室１１の膜１２よりも上側の圧力を繰り返し上昇及び下降させる圧力変化付与部１４と、粉末収容室１１内の膜１２よりも下側に膜１２と離間して設けられた、膜１２が所定位置よりも下側に降下することを阻止する膜降下阻止部材１３とを備える。【選択図】図１
2017145477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 粉末を収容するための内部空間を有し、下部に充填対象容器の粉末充填部と密閉空間を形成することが可能な下部開口を有する粉末収容室と、
b) 前記粉末収容室内に張設された可撓性のある膜であって、該膜の上側と下側の空間を気密に分離する膜と、
c) 前記粉末収容室の前記膜よりも上側の圧力を繰り返し上昇及び下降させる圧力変化付与部と、
d) 前記粉末収容室内の前記膜よりも下側に該膜と離間して設けられた、前記膜が所定位置よりも下側に降下することを阻止する膜降下阻止部材と
を備えることを特徴とする粉末充填装置。
【請求項２】
前記下部開口にグリッド部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の粉末充填装置。
【請求項３】
a-1) 焼結磁石の原料である粉末を収容するための内部空間を有し、下部に充填対象容器の粉末充填部と密閉空間を形成することが可能な下部開口を有する粉末収容室と、
a-2) 前記粉末収容室内に横方向に張設された可撓性のある膜であって、該膜の上側と下側の空間を気密に分離する膜と、
a-3) 前記粉末収容室の前記膜よりも上側の圧力を繰り返し上昇及び下降させる圧力変化付与部と、
a-4) 前記粉末収容室内の前記膜よりも下側に該膜と離間して設けられた部材であって、前記膜が該部材よりも下側に降下することを阻止する膜降下阻止部材と、
を有する粉末充填装置と、
b) 前記粉末が前記充填対象容器に充填されたままの状態で機械的圧力を印加することなく、該粉末に磁界を印加させることにより、該粉末を配向させる配向部と、
c) 前記粉末が前記充填対象容器に充填されたままの状態で機械的圧力を印加することなく、該粉末を加熱することにより焼結させる焼結部と、
を備えることを特徴とする焼結磁石製造装置。
【請求項４】
前記下部開口にグリッド部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の焼結磁石製造装置。
【請求項５】
a) 焼結磁石の原料となる粉末を充填対象容器に充填する工程であって、
1) 前記粉末を収容するための内部空間を有し、下部に充填対象容器の粉末充填部と密閉空間を形成することが可能な下部開口を有する粉末収容室と、
2) 前記粉末収容室内に横方向に張設された可撓性のある膜であって、該膜の上側と下側の空間を気密に分離する膜と、
3) 前記粉末収容室の前記膜よりも上側の圧力を繰り返し上昇及び下降させる圧力変化付与部と、
4) 前記粉末収容室内の前記膜よりも下側に該膜と離間して設けられた部材であって、前記膜が該部材よりも下側に降下することを阻止する膜降下阻止部材と、
を有する粉末充填装置の前記膜降下阻止部材よりも下側の前記粉末収容室内に粉末を収容し、前記圧力を繰り返し上昇及び下降させることにより充填対象容器に粉末を充填する粉末充填工程と、
b) 前記粉末が前記充填対象容器に充填されたままの状態で機械的圧力を印加することなく、該粉末に磁界を印加させることにより、該粉末を配向させる配向工程と、
c) 前記粉末が前記充填対象容器に充填されたままの状態で機械的圧力を印加することなく、該粉末を加熱することにより焼結させる焼結工程と
を行うことを特徴とする焼結磁石製造方法。
【請求項６】
前記下部開口にグリッド部材を設けることを特徴とする請求項５に記載の焼結磁石製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末を容器（以下、「充填対象容器」と呼ぶ）に充填するための粉末充填装置、並びに該粉末充填装置を用いた焼結磁石製造装置及び焼結磁石製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結磁石を製造する方法の１つに、原料粉末を所定の密度で充填対象容器に充填した後、圧縮成形を行うことなく磁界中配向及び焼結を行うPLP（press-less process）法がある（特許文献１）。この方法には、残留磁束密度を低下させることなく保磁力を高くすることができると共に、最終製品に近い形状の焼結磁石を得ることができるという利点がある。ここで原料粉末を充填対象容器に充填する密度は、原料粉末を単に充填対象容器に投入しただけ（自然充填）の密度よりも高く（且つ、圧縮成形体の密度よりも低く）することが求められる。以下、このような密度で粉末を充填対象容器に充填することを「高密度充填」と呼ぶ。
【０００３】
特許文献２には、充填対象容器に粉末を高密度充填するエアタッピング装置が開示されている。この装置では、筒状ガイド部材がその下部開口において充填対象容器と連通するように、該充填対象容器が着脱可能且つ密閉可能に装着される。筒状ガイド部材の下部開口には、一定間隔で複数本張設されたワイヤや孔が多数穿設された板材等で形成されたグリッド部材が設けられている。また、筒状ガイド部材の上部開口には蓋が着脱可能且つ密閉可能に装着され、この蓋には、圧縮気体源から筒状ガイド部材の内部に気体を供給する気体供給管、及び筒状ガイド部材の内部から気体を排出する気体排出管が接続されている。気体供給管には電磁バルブが設けられている。一方、気体排出管には電磁バルブが設けられていてもよいし、電磁バルブを設けることなく気体が自然排出されるようになっていてもよい。このエアタッピング装置では、上部開口から筒状ガイド部材内に粉末を投入したうえで上部開口に蓋を装着すると共に、下部開口に充填対象容器を装着する。そして、気体供給管に設けられた電磁バルブの開閉を繰り返すことにより、筒状ガイド部材内の粉末の上部空間の圧力を交互に上昇及び下降させ、該粉末をグリッド部材を通して充填対象容器に高密度充填する。その後、充填対象容器をエアタッピング装置の下部開口から取り外すと、充填対象容器内の粉末とエアタッピング装置内に残った粉末がグリッド部材によって分離され、粉末が充填対象容器に所定の体積だけ高密度充填される。
【０００４】
特許文献３には、充填対象容器と連通する下部開口を有するフィーダと、気体の供給及び排出のための気体供給／排出口を有する与圧室の間に、該フィーダと該与圧室を気密に分離する膜（メンブレン）を設けたエアタッピング装置が開示されている。フィーダと与圧室を合わせたものが、特許文献２の装置の筒状ガイド部材と蓋を合わせたものに対応する。この装置では、フィーダに設けられた粉末投入口から粉末を膜との間に空間を残すように投入し、粉末投入口を閉鎖したうえで気体供給／排出口を通して与圧室への気体の供給及び排出を繰り返す。これにより膜が振動し、フィーダ内の空間の圧力を繰り返し上昇及び下降させ、フィーダ内の粉末をその上面から充填対象容器内に押し込んで高密度充填する。この装置では、与圧室とフィーダの間に膜が介在していることにより、フィーダ内の粉末が舞い上がって気体供給／排出口及びそれに繋がる管が詰まることが防止される。なお、この装置には、特許文献２に記載のグリッド部材に相当するものは設けられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2006-019521号公報
【特許文献２】特開2001-072001号公報
【特許文献３】特開2001-334398号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に記載の装置では、与圧室側に気体が供給されたときに膜がフィーダ側（粉末側）に撓むと、膜が粉末に接触することがある。こうして膜が粉末の上面を押すと、膜で押された部分では粉末が圧縮され、局所的に粉末の密度が高くなる。そのため、充填対象容器内において粉末の充填密度が不均一になってしまう。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、気体の供給口及び／又は排出口を舞い上がった粉末により詰まらせることがなく、且つ、均一な充填密度で粉末を充填対象容器に充填することができる粉末充填装置、並びに該粉末充填装置を用いた焼結磁石製造装置及び焼結磁石製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明に係る粉末充填装置は、
a) 粉末を収容するための内部空間を有し、下部に充填対象容器の粉末充填部と密閉空間を形成することが可能な下部開口を有する粉末収容室と、
b) 前記粉末収容室内に張設された可撓性のある膜であって、該膜の上側と下側の空間を気密に分離する膜と、
c) 前記粉末収容室の前記膜よりも上側の圧力を繰り返し上昇及び下降させる圧力変化付与部と、
d) 前記粉末収容室内の前記膜よりも下側に該膜と離間して設けられた、前記膜が所定位置よりも下側に降下することを阻止する膜降下阻止部材と
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る粉末充填装置を使用する際には、まず、粉末収容室内の膜降下阻止部材よりも下側に粉末を供給する。粉末は、粉末収容室を構成する壁の膜よりも下側に粉末供給口を設けてそこから供給してもよいし、前記膜よりも下側の位置で前記粉末収容室を上下に分割しておき、上側の部分を取り外して供給するようにしてもよい。そのうえで、下部開口に充填対象容器を装着し、圧力変化付与部によって粉末収容室の膜よりも上側の圧力を繰り返し上昇及び下降させる。これにより、膜が振動して該膜よりも下側の粉末収容室内の圧力を繰り返し上昇及び下降させ、粉末収容室内の粉末をその上面から充填対象容器に押し込んで高密度充填する。ここで、粉末収容室内に膜が設けられていることにより、舞い上がった粉末で圧力変化付与部による圧力の上昇及び下降の動作を妨げることがない。そして、膜の下端が膜降下阻止部材よりも下側に達することがないため、膜が粉末の上面を押して局所的に粉末の密度が高くなることがなく、均一な充填密度で粉末を充填対象容器に充填することができる。
【００１０】
前記膜降下阻止部材には、例えば、孔が多数穿設された板材、所定間隔で横方向に複数本張設されたワイヤ、所定間隔で横方向に渡された複数本の棒材等を用いることができる。あるいは、膜降下阻止部材には、粉末収容室内に横方向に1本のみ渡されたワイヤや棒材、横方向の中央付近に配置されるようにワイヤや棒材等で支持された任意の形状の部材を用いることもできる。
【００１１】
本発明に係る粉末充填装置において、前記下部開口にグリッド部材が設けられていることが望ましい。これにより、下部開口から充填対象容器を外したときに、充填対象容器内の粉末と粉末収容室内の粉末がグリッド部材によって分離され、粉末が充填対象容器に所定の体積だけ高密度充填される。また、膜降下阻止部材が設けられていることにより、粉末収容室内の粉末が膜に押されて圧縮されることで粉末がグリッド部材を通過しなくなる、という問題が生じることもない。グリッド部材には、特許文献２に記載のものと同様に、一定間隔で複数本張設されたワイヤや孔が多数穿設された板材等を用いることができる。
【００１２】
本発明に係る焼結磁石製造装置は、
a-1) 焼結磁石の原料である粉末を収容するための内部空間を有し、下部に充填対象容器の粉末充填部と密閉空間を形成することが可能な下部開口を有する粉末収容室と、
a-2) 前記粉末収容室内に横方向に張設された可撓性のある膜であって、該膜の上側と下側の空間を気密に分離する膜と、
a-3) 前記粉末収容室の前記膜よりも上側の圧力を繰り返し上昇及び下降させる圧力変化付与部と、
a-4) 前記粉末収容室内の前記膜よりも下側に該膜と離間して設けられた部材であって、前記膜が該部材よりも下側に降下することを阻止する膜降下阻止部材と、
を有する粉末充填装置と、
b) 前記粉末が前記充填対象容器に充填されたままの状態で機械的圧力を印加することなく、該粉末に磁界を印加させることにより、該粉末を配向させる配向部と、
c) 前記粉末が前記充填対象容器に充填されたままの状態で機械的圧力を印加することなく、該粉末を加熱することにより焼結させる焼結部と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る焼結磁石製造方法は、
a) 焼結磁石の原料となる粉末を充填対象容器に充填する工程であって、
1) 前記粉末を収容するための内部空間を有し、下部に充填対象容器の粉末充填部と密閉空間を形成することが可能な下部開口を有する粉末収容室と、
2) 前記粉末収容室内に横方向に張設された可撓性のある膜であって、該膜の上側と下側の空間を気密に分離する膜と、
3) 前記粉末収容室の前記膜よりも上側の圧力を繰り返し上昇及び下降させる圧力変化付与部と、
4) 前記粉末収容室内の前記膜よりも下側に該膜と離間して設けられた部材であって、前記膜が該部材よりも下側に降下することを阻止する膜降下阻止部材と、
を有する粉末充填装置の前記膜降下阻止部材よりも下側の前記粉末収容室内に粉末を収容し、前記圧力を繰り返し上昇及び下降させることにより充填対象容器に粉末を充填する粉末充填工程と、
b) 前記粉末が前記充填対象容器に充填されたままの状態で機械的圧力を印加することなく、該粉末に磁界を印加させることにより、該粉末を配向させる配向工程と、
c) 前記粉末が前記充填対象容器に充填されたままの状態で機械的圧力を印加することなく、該粉末を加熱することにより焼結させる焼結工程と
を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る焼結磁石製造装置及び焼結磁石製造方法において、前記下部開口にグリッド部材が設けられていることが望ましい。その理由は、上記粉末充填装置と同様である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る粉末充填装置、焼結磁石製造装置及び焼結磁石製造方法によれば、舞い上がった粉末により気体の供給口及び／又は排出口を詰まらせることがなく、且つ、均一な充填密度で充填対象容器に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る粉末充填装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】本実施形態の粉末充填装置における下部開口、グリッド部材及びシール材を示す下面図。
【図３】本実施形態の粉末充填装置により粉末が充填される充填対象容器の一例を示す上面図(a)及び縦断面図(b)。
【図４】本実施形態の粉末充填装置の動作を示す図。
【図５】充填対象容器に粉末を充填した後の処理の例を説明する概略図。
【図６】本実施例に係る焼結磁石製造装置の全体構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図６を用いて、本発明に係る粉末充填装置、焼結磁石製造装置及び焼結磁石製造方法の実施形態を説明する。
【００１８】
本実施形態の粉末充填装置１０は、図１に示すように、粉末収容室１１、膜１２、膜降下阻止部材１３及び圧力変化付与部１４を有している。
【００１９】
粉末収容室１１は、本体１１１と蓋１１２から成る。本体１１１は直方体の箱状のものであって、天井部の全体が開放されており、底部には後述の下部開口１１１１が設けられている。蓋１１２は、本体１１１と同じ横断面を有する直方体の箱状のものであって、底部の全体が開放されており、側壁には後述の給気口１４４が、天井部には後述の排気口１４５がそれぞれ設けられている。蓋１１２の側壁の下端にはその全周に亘ってシール材１１２３が設けられており、本体１１１の上に蓋１１２を載置したうえで蓋１１２を本体１１１側に押しつけることにより、本体１１１と蓋１１２の境界における気密性が確保された内部空間１０１を有する粉末収容室１１が構成されるようになっている。なお、シール材１１２３は、本体１１１の側壁の上端に設けてもよい。
【００２０】
本実施形態では、図２に示すように、下部開口１１１１は略長方形のものが、本体１１１の横断面の長辺方向に3個、短辺方向に3個、合計9個設けられている。各下部開口１１１１にはグリッド部材１５が取り付けられている。グリッド部材１５は、縦及び横にそれぞれワイヤが一定間隔で複数本張設されて成る。本実施例では、平均粒径が3μmの粉末を充填対象容器への充填の対象として、グリッド部材１５のワイヤの間隔は2mmとした。このように、グリッド部材１５のワイヤの間隔は粉末の平均粒径よりも3桁大きいが、粉末の粒子が凝集することにより、単にグリッド部材１５の上に粉末を載置しただけでは、粉末がワイヤの間を通過して落下することはない。
【００２１】
また、蓋１１２の下面には、9個設けられた下部開口１１１１の全体を囲むようにシール材１１１３が設けられている（図２）。
【００２２】
膜１２は、蓋１１２内の給気口１４４よりも下側に張設されている。膜１２には、本実施例では膜厚0.5mmのシリコーンゴム製のものを用いたが、膜厚はこれには限定されない。また、膜１２には、可撓性があればウレタンゴムやニトリルゴム等の他の材料から成るものを用いてもよい。この膜１２により、粉末収容室１１の内部空間１０１は、膜１２よりも上側の上部空間１０１Ａと、膜１２よりも下側の下部空間１０１Ｂに分離されている。
【００２３】
膜降下阻止部材１３は、蓋１１２内の膜１２よりも下側に、該膜１２と離間して設けられている。膜降下阻止部材１３には、本実施例では、気体を通過させるための直径3mmの孔を縦横に5mm間隔で設けたステンレス鋼の板材を用いた。孔の大きさや形状、孔を配置する間隔、あるいは板材の材料はこれには限定されない。また、膜降下阻止部材１３には、ステンレス鋼やその他の材料製の線材から成る網や、同様の材料から成る複数本の棒材を横方向に並べたもの、あるいは線材や棒材を1本のみ横方向に渡したもの等を用いてもよい。
【００２４】
圧力変化付与部１４は、高圧気体ボンベ１４０、第１バルブ１４１、第２バルブ１４２、一時貯留管１４３、給気口１４４及び排気口１４５を有している。高圧気体ボンベ１４０は第１バルブ１４１と接続され、第１バルブ１４１と第２バルブ１４２は一時貯留管１４３により接続されており、第２バルブ１４２は給気口１４４と接続されている。排気口１４５は給気口１４４よりも径が小さく、粉末収容室１１外の空間に対して常に開放されている。高圧気体ボンベ１４０から供給される気体には、本実施例では次に述べる理由により、不活性ガスを用いた。不活性ガスとしては、窒素ガスや希ガスを用いることができる。
【００２５】
酸化しやすい粉末を取り扱う場合には、粉末充填装置１０は粉末充填装置１０のうち少なくとも高圧気体ボンベ１４０、第１バルブ１４１、第２バルブ１４２及び一時貯留管１４３を除く部分は、内部を不活性ガスで満たした（無酸素雰囲気にした）外容器（図示せず）内に収容する。その場合、排気口１４５から排出されるガスを外容器の外に排出するための排気管を設けてもよいが、前述のように高圧気体ボンベ１４０から供給される気体に不活性ガスを用いれば、当該ガスを排気口１４５から外容器の中に排出することができ、排気管を省略することができる。なお、上述の排気管を設ける場合には、高圧気体ボンベ１４０から供給される気体は、粉末に接触することがないため、酸化しやすい粉末を取り扱う場合であっても空気を用いることができる。
【００２６】
また、後述のように本体１１１内に粉末を供給する際に蓋１１２を本体１１１の直上の位置から横に移動させるために、粉末充填装置１０は蓋１１２の移動機構（図示せず）を有している。
【００２７】
次に、本実施形態の粉末充填装置１０を用いて粉末が充填される充填対象容器の一例を説明する。この充填対象容器２０は、図３に示すように、長方形の平板状の本体２１の上面側に平板状のキャビティ（粉末充填部）２２が、粉末充填装置１０の下部開口１１１１と同じ間隔で長辺方向に3個、短辺方向に3個、合計9個設けられたものである。キャビティ２２の上面は該下部開口１１１１と同形状である。ここでキャビティ２２の個数及び位置は任意であり、その個数及び位置に応じて粉末充填装置１０の本体１１１に下部開口１１１１を設ければよい。
【００２８】
また、粉末充填装置１０を用いて充填対象容器２０に粉末を充填する際には、図１に示すスペーサ３０を用いる。スペーサ３０は、板材に9個の貫通孔３１が、下部開口１１１１と同形状且つ同じ配置で設けられ、これら9個の貫通孔３１の全体を囲むようにシール材３２が下面に設けられたものである。
【００２９】
図４を用いて、本実施形態の粉末充填装置１０の動作を説明する。まず、本体１１１と蓋１１２が分離されている状態で、粉末Ｐを本体１１１内に供給する(a)。このとき粉末Ｐは、下部開口１１１１に設けられたグリッド部材１５の上に載るが、前述の理由により、グリッド部材１５のワイヤの間を通過して落下することはない。
【００３０】
次に、上面にスペーサ３０が装着された充填対象容器２０を、本体１１１の下部開口１１１１と充填対象容器２０のキャビティ２２の位置を合わせるように本体１１１の直下に配置する。それと共に、本体１１１の上に蓋１１２を載置する。この状態で、押圧装置（図示せず）で蓋１１２を下方に押すことにより、粉末収容室１１を形成する(b)。その際、蓋１１２と本体１１１、本体１１１とスペーサ３０、及びスペーサ３０と充填対象容器２０の間では、それぞれシール材１１２３、１１１３及び３２により気密性が確保される。
【００３１】
この状態で以下の方法によって、粉末収容室１１の上部空間１０１Ａの圧力を繰り返し上昇及び下降させる(c)。まず、第２バルブ１４２を閉鎖した状態で第１バルブ１４１を開放することにより、高圧気体ボンベ１４０から一時貯留管１４３に高圧気体を導入する。次いで、第１バルブ１４１を閉鎖して第２バルブ１４２を開放することにより、一時貯留管１４３内の高圧気体を給気口１４４から上部空間１０１Ａに導入する。ここで排気口１４５が常に開放された状態にあるものの給気口１４４よりも径が小さいため、上部空間１０１Ａ内の気体は排気口１４５から徐々に排出されてゆく。従って、上部空間１０１Ａ内の圧力は、第２バルブ１４２が開放されたときに急激に上昇し、その後、徐々に低下してゆく。ここまでの操作を1周期として、1秒間あたり数十回繰り返す。このように高圧気体をいったん一時貯留管１４３に貯留することにより、1周期で上部空間１０１Ａに導入される高圧気体の量を一定にすることができる。なお、圧縮気体の圧力、周期及び1周期中の圧縮気体を供給する時間の比（デューティ比）は、取り扱う粉末毎に当業者が予備実験を行って適宜定めればよい。
【００３２】
このように上部空間１０１Ａの圧力を繰り返し上昇及び下降させることにより、膜１２が振動する。それによって、粉末収容室１１の下部空間１０１Ｂの圧力も繰り返し上昇及び下降する。これにより、粉末収容室１１内の粉末Ｐは、その上面が下部空間１０１Ｂ内の気体によって押され、グリッド部材１５のワイヤの間を通って充填対象容器２０のキャビティ２２に押し込まれる。その際、給気口１４４や排気口１４５と粉末収容室１１内の粉末Ｐの間に膜１２が設けられているため、粉末Ｐが下部空間１０１Ｂの圧力の変動により舞い上がっても給気口１４４や排気口１４５を詰まらせることがない。また、膜１２と粉末収容室１１内の粉末Ｐの間に、膜１２と離間して膜降下阻止部材１３が設けられているため、粉末Ｐに膜１２が接触して密度が局所的に高くなることが防止され、それにより充填対象容器２０のキャビティ２２での充填密度を均一にすることができると共に、グリッド部材１５に目詰まりが生じることを防ぐことができる。
【００３３】
この圧力の上昇及び下降の操作を所定時間行うことにより、キャビティ２２内、及びその上にあるスペーサ３０の貫通孔３１のところまで粉末Ｐで満たされる。その後、充填対象容器２０とスペーサ３０を一体のままで、本体１１１から離す(d)。以上により、キャビティ２２及び貫通孔３１内に粉末Ｐを充填する操作が完了する。
【００３４】
ここではスペーサ３０を用いた例を説明したが、充填密度を上記の操作により得られる値よりも高くする必要がなければ、スペーサ３０を使用する必要はない。しかし、PLP法によりRFeB（R2Fe14B：RはNd等の希土類元素）系焼結磁石を製造する際には、上記の操作だけでは必要な充填密度まで高くすることが難しい。そのため、スペーサ３０を使用して上記の操作を行った後に、図５に示すように、スペーサ３０の貫通孔３１と同形状のパンチ３５を上側から該貫通孔３１に挿入することにより、貫通孔３１内の粉末Ｐを充填対象容器２０のキャビティ２２に押し込む。これにより、キャビティ２２に、粉末充填装置１０による充填時よりも高い密度で粉末Ｐが充填される。
【００３５】
次に、本実施例の粉末充填装置１０を用いて、粉末を充填対象容器２０のキャビティ２２に充填する実験の結果を説明する。粉末には、組成がNd：28、Pr：2、Co：1.0、B：1.0、Fe：残部（単位は重量％）であって平均粒径が3μmであるRFeB系磁石の原料合金粉末を用いた。圧縮気体は、圧力を0.4MPaとし、1周期を60ミリ秒として80回、粉末収容室１１内に導入した。キャビティ２２の大きさは、36mm×20mm×8.5mmとした。比較のために、粉末充填装置１０から（膜１２は残して）膜降下阻止部材１３を除いたもの（比較例１）、並びに粉末充填装置１０から膜１２及び膜降下阻止部材１３を除いたもの（比較例２）についても同様の実験を行った。実験は、実施例及び比較例１では20個、比較例２では3個の充填対象容器２０に対して行った。その際、1個の充填対象容器２０に粉末を充填した後、当該充填対象容器２０を本体１１１の下部から取り外し、続けて次の充填対象容器２０を取り付けて粉末を充填する、という操作を繰り返した。また、最初に本体１１１に十分な量の粉末を供給しておき、途中では粉末を補充せず、グリッド部材１５の清掃も行っていない。そして、実施例及び比較例１では1〜3, 10及び20回目において、比較例２では1〜3回目の全てにおいて、充填対象容器２０の9個のキャビティ２２のそれぞれに給粉された粉末の充填量を測定し、その最大値、最小値及び平均値を求めた。実験結果を表１に示す。
【表１】
2017145477.tif 000003
【００３６】
1回目では、比較例２の最大値と最小値の差が他の例よりもやや大きいものの、それ以外には実施例と比較例１及び２との有意な差は見られない。これは、粉末収容室１１内の粉末と膜１２の接触回数が未だ少ないためであると考えられる。
【００３７】
2回目及び3回目では、実施例及び比較例１では1回目からの変化がほとんど見られないのに対して、比較例２では回数を経るに従って、充填量の平均値が低下すると共に、最大値と最小値の差（キャビティ２２毎のばらつき）が大きくなった。これは、比較例２では膜１２が存在しないことで給気口１４４や排気口１４５が詰まり、圧力の変化を粉末に伝達し難くなったためであると考えられる。
【００３８】
さらに、実験回数を20回まで増加させてゆくと、実施例では充填量の平均値、最大値と最小値の差は1回目とほとんど変化していないのに対して、比較例１では平均値が低下し、最大値と最小値の差が増加している。これは、比較例１では、粉末収容室１１内の粉末と膜１２との接触が繰り返されたことにより、粉末が膜１２に押されて密度が局所的に上昇し、グリッド部材１５を通過し難くなったためであると考えられる。
【００３９】
以上のように、実施例は比較例１及び２よりも、粉末を均一且つ高密度で充填することができることが確認された。
【００４０】
次に、図６を用いて、本発明に係る焼結磁石製造装置の一実施例を説明する。本実施例の焼結磁石製造装置５０は、粉末充填装置（上記粉末充填部）１０と、粉末高密度化装置５２と、蓋取付部５３と、配向装置（上記配向部）５４と、焼結炉（上記焼結部）５５を有する。また、焼結磁石製造装置５０は、粉末充填装置１０、粉末高密度化装置５２、蓋取付部５３、配向装置５４、焼結炉５５の順に充填対象容器２０を搬送する搬送装置（ベルトコンベア）５６を有する。これらの各装置のうち焼結炉５５以外の各装置は、内部が不活性ガス雰囲気である共通の外容器５７に収容されており、焼結炉５５内も別途不活性ガスが供給されることで不活性ガス雰囲気となっている。これら外容器５７及び焼結炉５５の内部を不活性ガス雰囲気にする構成要素により、前述の無酸素雰囲気収容部が構成されている。なお、粉末充填装置１０のうち、高圧気体ボンベ１４０、第１バルブ１４１、第２バルブ１４２及び一時貯留管１４３は外容器５７の外に配置されている。
【００４１】
粉末充填装置１０は、焼結磁石の原料となる粉末を充填対象容器２０に充填する装置であり、上述の通りの構成を有する。粉末高密度化装置５２は上述のパンチ３５を有する。蓋取付部５３は、粉末が充填された充填対象容器２０に、該充填対象容器２０の蓋（粉末充填装置１０の蓋１１２とは異なる）を取り付ける装置である。この蓋は、配向装置５４における磁界や焼結炉５５におけるガスの対流等によって合金粉末が充填対象容器２０から飛散することを防止するために用いられる。
【００４２】
配向装置５４は、コイル５４１と容器昇降装置５４２を有する。コイル５４１は略鉛直方向（上下方向）の軸を有しており、容器昇降装置５４２の上方に配置されている。容器昇降装置５４２は、容器搬送装置５６で搬送されてきた充填対象容器２０をコイル５４１内との間で昇降させる装置である。
【００４３】
焼結炉５５は、充填対象容器２０を多数収容する焼結室５５１と、外容器５７と連通する搬入口５５２と、搬入口５５２に設けられた断熱性を有する扉５５３を有する。
【００４４】
焼結磁石製造装置５０の動作を説明する。まず、容器搬送装置５６により、充填対象容器２０が粉末充填装置１０に搬送され、上述のように、充填対象容器２０のキャビティ２２内に合金粉末が充填される。次に、容器搬送装置５６により充填対象容器２０が粉末高密度化装置５２に搬送され、上述のようにパンチ３５を用いて粉末を高密度化する。続いて、容器搬送装置５６により充填対象容器２０が蓋取付部５３に搬送され、充填対象容器２０に蓋が取り付けられる。その後、充填対象容器２０は、容器搬送装置５６によって配向装置５４に搬送され、配向装置５４において容器昇降装置５４２によってコイル５４１内に配置され、コイル５４１が生成する磁界によって充填対象容器２０内の粉末が配向する。この配向処理の後、充填対象容器２０は、容器昇降装置５４２によってコイル５４１内から降ろされ、容器搬送装置５６によって焼結炉５５に搬送され、焼結室５５１内で所定の温度（通常、800〜1100℃）に加熱することにより充填対象容器２０内の粉末を焼結する。
【００４５】
以上のように、焼結磁石製造装置５０では、圧縮成形を行うことなく磁界中配向及び焼結がなされるPLP法によって焼結磁石を製造することができる。
【００４６】
本発明は上記実施形態には限定されない。
例えば、粉末充填装置の本体の形状は、前記実施形態では直方体としたが、円筒形やその他の形状であってもよい。粉末充填装置の蓋の形状も、本体の形状に合わせて適宜定めればよい。
粉末充填装置の排気口の径は、前記実施形態では給気口の径よりも小さくしたが、給気口の径と同じかそれよりも大きくしてもよい。また、前記実施形態では排気口が常に開放された状態にしたが、排気口にバルブを設け、粉末収容室内の圧力を上昇させるときには該バルブを閉鎖し、該圧力を下降させるときには該バルブを開放するようにしてもよい。さらに、粉末収容室内の圧力は、前記実施形態では周期的に（すなわち、一定の時間間隔で）変化させたが、不規則なタイミングで該圧力を上昇及び下降させてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０…粉末充填装置
１１…粉末収容室
１１１…本体
１１１１…下部開口
１１１３、１１１３Ａ、１１２３、３２…シール材
１１２…蓋
１２…膜
１３…膜降下阻止部材
１４…圧力変化付与部
１４０…高圧気体ボンベ
１４１…第１バルブ
１４２…第２バルブ
１４３…一時貯留管
１４４…給気口
１４５…排気口
１５…グリッド部材
２０…充填対象容器
２１…充填対象容器の本体
２２…キャビティ
３０…スペーサ
３１…貫通孔
３５…パンチ
５０…焼結磁石製造装置
５２…粉末高密度化装置
５３…蓋取付部
５４…配向装置
５４１…コイル
５４２…容器昇降装置
５５…焼結炉
５５１…焼結室
５５２…搬入口
５５３…焼結室の扉
５６…容器搬送装置
５７…外容器
Ｐ…粉末
【図１】
2017145477.tif 000004
【図２】
2017145477.tif 000005
【図３】
2017145477.tif 000006
【図４】
2017145477.tif 000007
【図５】
2017145477.tif 000008
【図６】
2017145477.tif 000009