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配向体装置及び配向体製造方法 NEW 外国出願あり

国内特許コード P200016860
整理番号 6077
掲載日 2020年5月11日
出願番号 特願2018-079768
公開番号 特開2019-192668
出願日 平成30年4月18日(2018.4.18)
公開日 令和元年10月31日(2019.10.31)
発明者
  • 堀井 滋
  • 土井 俊哉
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 配向体装置及び配向体製造方法 NEW 外国出願あり
発明の概要 【課題】配向体を効率よく製造することが容易であり、サイズの大きいシート状の配向体を製造可能である配向体製造装置及び配向体製造方法を提供する。
【解決手段】材料配置領域12に沿って配置された複数の磁石を有する磁場発生部14が、材料配置領域12に、材料配置領域12に含まれる仮想直線18と平行な基準方向の位置に応じて磁力線の方向が異なる所定パターンの磁場を印加する。磁場駆動部16は、材料配置領域12に配置されている材料に印加される磁場を、所定パターンの磁場が基準方向に移動ないし揺動するように変化させる。例えば、定常磁場を印加する磁場発生部14の磁石の少なくとも一部を、材料配置領域12に対して基準方向に往復移動させる。あるいは、磁場発生部14の電磁石又は超電導磁石の通電を制御し、材料配置領域12に印加される磁場を時間の経過に伴って変化させる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

セラミックや高分子などの「非磁性」に分類される粒子を、磁場を印加することよって配向させる磁場配向法が知られている。

例えば、図22は、微粒子配向装置101の概略構成を示す側面図である。図22に示すように、微粒子を懸濁させた試料が収容された試料容器102が、チャック115を介して駆動部113の駆動軸113aに接続され、ケーシング111内に配置された磁場発生部112の互いに向き合う磁石112a,112bの間に配置される。試料容器102は、駆動部113から回転が伝達され、回転する。制御部114は、試料容器112が、磁石112a,112bの間の磁場中を180度ごとに一時停止しながら回転するように、駆動部113を制御する。微粒子の互いに直交する三軸を、磁化率の大きい順に第一磁化容易軸、第二磁化容易軸、磁化困難軸とすると、回転・停止の繰り返しによって、磁化困難軸が回転中心線と平行、第一磁化容易軸が静磁場の磁力線と平行、第二磁化容易軸が静磁場の磁力線と垂直になるように配向させることが可能である(例えば、特許文献1参照)。

産業上の利用分野

本発明は、配向体装置及び配向体製造方法に関し、詳しくは、磁場を印加することによって材料中の粒子を配向させる技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
配向体を製造するための材料を配置する材料配置領域に沿って配置された複数の磁石を有し、前記材料配置領域に、前記材料配置領域に含まれる仮想直線と平行な基準方向の位置に応じて磁力線の方向が異なる所定パターンの磁場を印加する磁場発生部と、
前記材料配置領域に配置されている前記材料に印加される前記磁場を、前記所定パターンの磁場が前記基準方向に移動ないし揺動するように変化させる磁場駆動部と、
を備えたことを特徴とする、配向体製造装置。

【請求項2】
前記磁場発生部の前記磁石は、前記磁場発生部の前記磁石に固定された座標系から見ると前記材料配置領域に定常磁場を印加する永久磁石、電磁石又は超電導磁石であり、
前記磁場駆動部は、前記磁場発生部の少なくとも一部の前記磁石を、前記材料配置領域に対して前記基準方向に往復移動させるリニア駆動機構を含むことを特徴とする、請求項1に記載の配向体製造装置。

【請求項3】
前記磁場発生部は、
前記材料配置領域に沿って前記基準方向に移動自在に配置された移動体と、
前記材料配置領域を挟んで両側に互いに引き合うように前記移動体に固定された前記磁石の組み合わせであって、前記基準方向に間隔を設けて配置された複数組の第1の磁石セットと、
前記材料配置領域を挟んで両側に、前記第1の磁石セットとは反対方向に互いに引き合うように前記移動体に固定された前記磁石の組み合わせであって、互いに隣り合う前記第1の磁石セットの間に配置された第2の磁石セットと、
を有し、
前記リニア駆動機構は、前記磁場発生部の前記移動体を、前記材料配置領域に対して前記基準方向に往復移動させることを特徴とする、請求項2に記載の配向体製造装置。

【請求項4】
互いに隣り合う前記第1の磁石セットと前記第2の磁石セットとの間に、間隔が設けられ、
前記磁場発生部は、互いに隣り合う前記第1の磁石セットと前記第2の磁石セットとの間の前記間隔に交互に配置され前記移動体に固定された前記磁石である第1及び第2の中間磁石を、さらに有し、
前記第1の中間磁石は、前記第1の中間磁石の内部磁場が、前記第1の中間磁石と隣り合う前記第1の磁石セット側から前記第2の磁石セット側に向かうように配置され、
前記第2の中間磁石は、前記第2の中間磁石の内部磁場が、前記第2の中間磁石と隣り合う前記第2の磁石セット側から前記第1の磁石セット側に向かうように配置されたことを特徴とする、請求項3に記載の配向体製造装置。

【請求項5】
前記リニア駆動機構は、前記基準方向に対し垂直方向から見ると、前記材料配置領域の前記基準方向の両端が、前記磁場発生部の前記磁石の前記基準方向の両端よりも内側に配置されるように、前記磁場発生部の前記移動体を前記材料配置領域に対して前記基準方向に往復移動させることを特徴とする、請求項3又は4に記載の配向体製造装置。

【請求項6】
前記磁場発生部は、
前記材料配置領域を挟んで一方側に配置された複数の前記磁石の集合である第1の磁石群と、
前記材料配置領域を挟んで他方側に、それぞれ前記第1の磁石群の前記磁石と対応するように配置された複数の前記磁石の集合である第2の磁石群と、
を有し、
前記リニア駆動機構は、前記磁場発生部の前記第1の磁石群と前記第2の磁石群とのうち少なくとも一方を、前記材料配置領域に対して前記基準方向に往復移動させることを特徴とする、請求項2に記載の配向体製造装置。

【請求項7】
前記第1の磁石群は、前記材料配置領域の一方の主面に対向し、前記基準方向に並ぶように配置された複数の前記磁石を含み、
前記第2の磁石群は、前記材料配置領域の他方の主面に対向し、前記基準方向に並ぶように配置された複数の前記磁石を含むことを特徴とする、請求項6に記載の配向体製造装置。

【請求項8】
前記第1の磁石群は、前記材料配置領域のまわりに、螺旋状に並ぶように配置された複数の前記磁石を含み、
前記第2の磁石群は、前記材料配置領域のまわりに、螺旋状に並ぶように、かつ、前記第1の磁石群の前記磁石と、それぞれ、前記材料配置領域を挟んで互いに向き合い互いに引き合うように配置された複数の前記磁石を含むことを特徴とする、請求項6に記載の配向体製造装置。

【請求項9】
前記磁場発生部の前記磁石は、電磁石又は超電導磁石であり、
前記磁場駆動部は、前記磁場発生部の前記電磁石又は前記超電導磁石の通電を制御して、前記磁場発生部の前記電磁石又は前記超電導磁石が前記材料配置領域に印加する前記磁場を、前記所定パターンの磁場が前記基準方向に往復移動ないし揺動するように変化させる通電制御部を含むことを特徴とする、請求項1に記載の配向体製造装置。

【請求項10】
前記磁場駆動部は、前記材料が前記材料配置領域に配置されながら前記基準方向に移動するように、前記材料を搬送し、前記材料配置領域を移動している前記材料に印加される磁場を、前記基準方向に移動ないし揺動するように変化させる搬送装置を含むことを特徴とする、請求項1に記載の配向体製造装置。

【請求項11】
配向体を製造するための材料を材料配置領域に配置し、材料配置領域に沿って配置された複数の磁石を有する磁場発生部を用いて、前記材料配置領域に、前記材料配置領域に含まれる仮想直線と平行な基準方向の位置に応じて磁力線の方向が異なる所定パターンの磁場を印加する第1の工程と、
前記材料配置領域に配置されている前記材料に印加される前記磁場を、前記所定パターンの磁場が前記基準方向に移動ないし揺動するように変化させる第2の工程と、
を備えたことを特徴とする、配向体製造方法。

【請求項12】
前記第1の工程において、前記磁場発生部の前記磁石が永久磁石、電磁石又は超電導磁石であり、前記磁場発生部の前記磁石に固定された座標系から見ると前記材料配置領域に定常磁場を印加し、
前記第2の工程において、リニア駆動機構を用いて、前記磁場発生部の少なくとも一部の前記磁石を、前記材料配置領域に対して前記基準方向に往復移動させることを特徴とする、請求項11に記載の配向体製造方法。

【請求項13】
前記磁場発生部は、
前記材料配置領域に沿って前記基準方向に移動自在に配置された移動体と、
前記材料配置領域を挟んで両側に互いに引き合うように前記移動体に固定された前記磁石の組み合わせであって、前記基準方向に間隔を設けて配置された複数組の第1の磁石セットと、
前記材料配置領域を挟んで両側に、前記第1の磁石セットとは反対方向に互いに引き合うように前記移動体に固定された前記磁石の組み合わせであって、互いに隣り合う前記第1の磁石セットの間に配置された第2の磁石セットと、
を有し、
前記第2の工程において、前記リニア駆動機構を用いて、前記磁場発生部の前記移動体を、前記材料配置領域に対して前記基準方向に往復移動させることを特徴とする、請求項12に記載の配向体製造方法。

【請求項14】
互いに隣り合う前記第1の磁石セットと前記第2の磁石セットとの間に、間隔が設けられ、
前記磁場発生部は、互いに隣り合う前記第1の磁石セットと前記第2の磁石セットとの間の前記間隔に交互に配置され前記移動体に固定された前記磁石である第1及び第2の中間磁石を、さらに有し、
前記第1の中間磁石は、前記第1の中間磁石の内部磁場が、前記第1の中間磁石と隣り合う前記第1の磁石セット側から前記第2の磁石セット側に向かうように配置され、
前記第2の中間磁石は、前記第2の中間磁石の内部磁場が、前記第2の中間磁石と隣り合う前記第2の磁石セット側から前記第1の磁石セット側に向かうように配置されたことを特徴とする、請求項13に記載の配向体製造方法。

【請求項15】
前記第2の工程において、前記リニア駆動機構を用いて、前記基準方向に対し垂直な方向から見ると、前記材料配置領域の前記基準方向の両端が、前記磁場発生部の前記磁石の前記基準方向の両端よりも内側に配置されるように、前記磁場発生部の前記移動体を前記材料配置領域に対して前記基準方向に往復移動させることを特徴とする、請求項12又は13に記載の配向体製造方法。

【請求項16】
前記磁場発生部は、
前記材料配置領域を挟んで一方側に配置された複数の前記磁石の集合である第1の磁石群と、
前記材料配置領域を挟んで他方側に、それぞれ前記第1の磁石群の前記磁石と対応するように配置された複数の前記磁石の集合である第2の磁石群と、
を有し、
前記第2の工程において、前記リニア駆動機構を用いて、前記磁場発生部の前記第1の磁石群と前記第2の磁石群とのうち少なくとも一方を、前記材料配置領域に対して前記基準方向に往復移動させることを特徴とする、請求項12に記載の配向体製造方法。

【請求項17】
前記第1の磁石群は、前記材料配置領域の一方の主面に対向し、前記基準方向に並ぶように配置された複数の前記磁石を含み、
前記第2の磁石群は、前記材料配置領域の他方の主面に対向し、前記基準方向に並ぶように配置された複数の前記磁石を含むことを特徴とする、請求項16に記載の配向体製造方法。

【請求項18】
前記第1の磁石群は、前記材料配置領域のまわりに、螺旋状に並ぶように配置された複数の前記磁石を含み、
前記第2の磁石群は、前記材料配置領域のまわりに、螺旋状に並ぶように、かつ、前記第1の磁石群の前記磁石と、それぞれ、前記材料配置領域を挟んで互いに向き合い互いに引き合うように配置された複数の前記磁石を含むことを特徴とする、請求項16に記載の配向体製造方法。

【請求項19】
前記磁場発生部の前記磁石は、電磁石又は超電導磁石であり、
前記第2の工程において、通電制御部を用いて、前記磁場発生部の前記電磁石又は前記超電導磁石の通電を制御して、前記磁場発生部の前記電磁石又は前記超電導磁石が前記材料配置領域に印加する前記磁場を、前記所定パターンの磁場が前記基準方向に往復移動ないし揺動するように変化させることを特徴とする、請求項11に記載の配向体製造方法。

【請求項20】
前記第2の工程において、搬送装置を用いて、前記材料が前記材料配置領域に配置されながら前記基準方向に移動するように、前記材料を搬送し、前記材料配置領域を移動している前記材料に印加される磁場を、前記基準方向に移動ないし揺動するように変化させることを特徴とする、請求項11に記載の配向体製造方法。
国際特許分類(IPC)
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出願権利状態 公開
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