水アトマイズ用固液分離機
【課題】水アトマイズ用固液分離機を使用して原液の濃度変化に対応して、差速電動機の電流値の増大があっても、運転の継続が可能な水アトマイズ用固液分離機を提供する。
【解決手段】水アトマイズ法により製造した金属粒子を、水と金属粒子からなる原液から分離脱水するための水アトマイズ用固液分離機１０であって、金属粒子を原液から分離脱水するために、主速電動機１７による回転ボウル１１の回転数に対して差速電動機１９によるスクリューコンベヤ１２の回転数を下げて差速を持たせるとともに、原液の濃度変化に対応すべく、差速電動機１９の電流値を検出する電流計２１と、電流値に対応した所定の差速で前記差速電動機１９の回転を自動制御する制御装置２０と、を備えたことを特徴とする
【解決手段】水アトマイズ法により製造した金属粒子を、水と金属粒子からなる原液から分離脱水するための水アトマイズ用固液分離機１０であって、金属粒子を原液から分離脱水するために、主速電動機１７による回転ボウル１１の回転数に対して差速電動機１９によるスクリューコンベヤ１２の回転数を下げて差速を持たせるとともに、原液の濃度変化に対応すべく、差速電動機１９の電流値を検出する電流計２１と、電流値に対応した所定の差速で前記差速電動機１９の回転を自動制御する制御装置２０と、を備えたことを特徴とする
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水アトマイズ法により製造した金属粒子を、原液である水から分離する水アトマイズ用固液分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、焼結金属を製造する場合の材料となる金属粒子（粉末）は、水アトマイズ法で製造される。この水アトマイズ法は、タンディッシュ（受け皿）に貯留した溶融金属をタンディッシュの下部に設けられた注湯ノズルから流出させ、この流出した溶融金属流に高圧水を噴射することで、溶融金属を飛散させて粉末化する金属粒子製造方法である。この水アトマイズ法による金属粒子製造の後工程では、微細な金属粒子を多量の水と分離し、金属粉末にする必要がある。
【０００３】
水アトマイズ製造における金属粒子と水とが一緒になった状態の原液から、分離・脱水する方法として従来の技術では、フィルター（例えば、特許文献１参照）や、真空脱水機（例えば、特許文献２参照）などが知られている。
【０００４】
しかしながら、フィルター方式や真空脱水機では、ろ布を使用するため、原液を分離・脱水する際に、金属粒子の微粒子がフィルターに目詰まりするという問題があった。そのため、回収率が低く、含水率が高いという問題があった。
また、水アトマイズ法はバッチ製造であることから、分離脱水工程は、連続的に高回収率、低含水率で分離脱水することが高品質の金属粒子を製造する上で必要不可欠であるが、この連続的な処理が出来ないという問題があった。さらに、脱水後、空気にさらされる金属粒子は、時間の経過とともに酸化して変質するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３５７９９号公報（段落００３４）
【特許文献２】特開平１０−２８０００１号公報（段落００１０）
【特許文献３】特開２００５−１４４２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの問題を解決するために、立型デカンタ式遠心分離機（以下、固液分離機という）で行うことが強く要望されていたが、従来の固液分離機は、固形分を原液から分離脱水するために、主速電動機による回転ボウルの回転数に対して、差速電動機によるスクリューコンベヤの回転数を下げて差速を持たせ、さらに、原液中の固形分の濃度が一定であるという条件に基づいて、この差速を一定にしている（例えば、特許文献３参照）。
このため、原液の濃度が増加すると、差速電動機の負荷（電流値）が増大するため、差速電動機の温度上昇によりサーマルが落ちて、安定した運転ができないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、原液の濃度に増減の変化があっても運転が継続できるように改良して、これらの問題を一挙に解決するために創案されたものであり、フィルターのような目詰まりはなく、金属粒子は高回収率、低含水率で分離脱水を行い、連続的な分離脱水処理ができて、分離脱水後に金属粒子が空気にさらされて酸化することもなく、水アトマイズ用固液分離機を使用して原液の濃度変化に対応して、差速電動機も電流値の増大があっても、運転の継続が可能であり、かつ、差速電動機の回転を自動制御して差速の最適化による省エネでＣＯ２の発生が削減可能な水アトマイズ用固液分離機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された発明は、上部端板（１１ｃ）に接続された円筒部（１１ｂ）および下部のテーパ部（１１ａ）とが立形の円筒状に一体に形成され、上部端板（１１ｃ）に堰板を設けた分離液溢流口（１１ｅ）を有し、回転自在に軸支させた円筒状の回転ボウル（１１）と、前記回転ボウル（１１）内に同軸に設けられ、差速装置（１８）を介して前記回転ボウル（１１）と差速をもって回転する回転自在のスクリューコンベヤ（１２）と、前記回転ボウル（１１）の円筒部の上部端板（１１ｃ）の挿管孔（１１ｄ）から軸心部に挿入され、前記円筒部に原液を供給する原液供給管（１５）と、前記原液供給管（１５）の下端部に連接して回転ボウル（１１）内に、半径方向に設けられた分流リブ板（１６）と、から主要部が構成され、水アトマイズ法により製造した金属粒子を、水と金属粒子からなる原液から分離脱水する水アトマイズ用の立形固液分離機（１０）であって、前記差速電動機（１９）の電流値を検出する電流計（２１）と、前記電流値に対応した所定の差速で前記差速電動機（１９）の回転を自動制御する制御装置（２０）と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の水アトマイズ用固液分離機であって、前記制御装置（２０）による前記差速電動機（１９）の回転の自動制御は、前記差速電動機（１９）の電流値が定格電流の７０％の値までは、差速を４ｍｉｎ−1で保ち、前記電流値が７１〜７５％の値になった場合は差速を、プラス１の５ｍｉｎ−1、前記電流値が７６〜８０％の値になった場合は差速を、プラス２の６ｍｉｎ−1、前記電流値が８１〜８５％の値になった場合は差速を、プラス３の７ｍｉｎ−1、前記電流値が８６〜９０％の値になった場合は差速を、プラス４の８ｍｉｎ−1、前記電流値が９１〜９５％の値になった場合は差速を、プラス５の９ｍｉｎ−1、前記電流値が９６〜１００％の値になった場合は差速を、プラス６の１０ｍｉｎ−1に差速を増加させ、それ以下の電流値になった場合は、差速を減少させることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の水アトマイズ用固液分離機（１０）であって、前記水アトマイズ用固液分離機（１０）の内部に窒素ガスを供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、水アトマイズ法により製造した金属粒子を原液から分離脱水する装置に、これまで用いられていない水アトマイズ用固液分離機に差速電動機の回転を自動制御する制御装置を備え、主速電動機による回転ボウルの回転数に対して、差速電動機によるスクリューコンベヤの回転数を下げて差速を持たせ、原液の濃度変化に対応すべく差速電動機の電流値を検出し、この電流値に対応した所定の差速で回転を制御することにより、フィルターのような目詰まりがなく、金属粒子を高回収率で回収でき、回収した金属粒子は低含水率で分離脱水を行うことができる。また、連続的な分離脱水処理ができる水アトマイズ用固液分離機を提供することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、負荷（電流値）が定格電流の７０％までは、差速を、４ｍｉｎ−1で一定に保ち、負荷が７０％から５％の幅で上昇した場合は差速を、プラス１の５ｍｉｎ−1、負荷が７６〜８０％になった場合は差速を、プラス２の６ｍｉｎ−1、負荷が８１〜８５％になった場合は差速を、プラス３の７ｍｉｎ−1、負荷が８６〜９０％になった場合は差速を、プラス４の８ｍｉｎ−1、負荷が９１〜９５％になった場合は差速を、プラス５の９ｍｉｎ−1、負荷が９６〜１００％になった場合は差速を、プラス６の１０ｍｉｎ−1に差速を増加させ、それ以下の負荷になった場合は、差速を減少させる木目細かな差速の回転数の自動制御をすることにより、電気エネルギーを削減できるため、ＣＯ２の発生が削減可能な水アトマイズ用固液分離機を提供することができる。
ちなみに、差速の最適化による省エネで、回転一時間当り２．２５ｋｗの低減ができる。
ＣＯ２の発生量は、１ｋｗｈ当り０．３６ｋｇであるから、年間では、２．２５ｋｗ×２２ｈ×２５０日×０．３６＝４．５ｔｏｎ、年間４．５ｔｏｎのＣＯ２の削減ができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、水アトマイズ用固液分離機の内部に、窒素ガスを供給することにより、空気は窒素ガスと置換され、金属粒子が空気中の酸素にさらされて酸化するのを防止することができる。さらに、金属粒子間には窒素ガスが充満されるため、時間の経過とともに酸化して変質するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の分離脱水方法で使用する水アトマイズ用固液分離機の拡大断面図である。
【図２】本発明の水アトマイズ用固液分離機の制御装置の配置を示す摸式図である。
【図３】差速電動機の回転を制御する流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る水アトマイズ用固液分離機の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本発明に係る水アトマイズ用固液分離機１０の最上部の原液供給口Ａから、水アトマイズ法による金属粒子を製造した水と金属粒子とが一緒になった原液を、例えば定量ポンプで供給し、後記するスクリューコンベヤ１２の回転を、後記する回転ボウル１１の回転よりも遅く（差速）回転させることにより、原液を金属粒子と水とに分離脱水処理が連続してできて、分離液の水は分離液出口Ｂ、分離した固形分の金属粒子は分離固形分排出口Ｃから排出する。また、金属粒子の酸化を防止するため、水アトマイズ用固液分離機１０の内部に窒素ガスを供給する窒素供給口Ｄ，Ｅが設けられている。
なお、差速とは、固形物を原液から分離脱水するために、主速電動機による回転ボウルの回転数に対して差速電動機によるスクリューコンベヤの回転数を下げて回転数に差を持たせる回転速度差をいう。この差速により回転に位相差を設けることで、比重差により分離された固形分をスクリューコンベヤ１２の差速の回転により下側に搬送して外部に排出することができる。
また、原液とは、ここでは固形物である金属粒子が混入した状態の水をいう。また、この水（液体）を分離液、分離される固形物を分離固形物ともいう。
【００１６】
＜水アトマイズ用固液分離機の構成＞
本発明に係る水アトマイズ用固液分離機１０は、下部小径端側に固形物排出口１３を有するテーパ部１１ａと、前記テーパ部１１ａの上部大径端側に連なり、上部端板１１ｃに堰板（図示せず）を設けた分離液溢流口１１ｅを有する円筒部１１ｂとから構成される回転ボウル１１と、この回転ボウル１１内に同一軸に設けられ、差速装置１８を介して前記回転ボウル１１と若干の差速をもって回転するスクリューコンベヤ１２が設けられている。
【００１７】
また、原液を供給する原液供給管１５と、原液を回転ボウル１１の内壁に分配する分流リブ板１６と、前記回転ボウル１１の下方に配設され、前記回転ボウル１１の回転速度と若干の差速を持たせてスクリューコンベヤ１２を回転させる差速装置１８と、前記差速装置１８の下方の主軸に配設され、前記回転ボウル１１をプーリ１１ｆ，１１ｇとベルト１１ｈを介して高速回転させる主速電動機１７と、前記差速装置１８の下方に設けられ、前記差速装置１８を介して前記スクリューコンベヤ１２をプーリ１２ｆ，１２ｇとベルト１２ｈを介して低速回転させる差速電動機１９と、これらをその上方に配設・固定する架台２と、主速電動機１７と差速装置１８と差速電動機１９を制御する制御装置２０と、から水アトマイズ用固液分離機１０の主要部が構成されている。
【００１８】
回転ボウル１１を高速回転させる高速軸３（図１の下部参照）は、軸端部に設けられているベアリング（図示せず）によって回転自在に軸支されている。また、スクリューコンベヤ１２に連結された低速軸４は、高速軸３の内径に装着されたベアリングによって回転自在に軸支されている。
【００１９】
＜回転ボウルの構成＞
回転ボウル１１は、上部端板１１ｃと、この上部端板１１ｃに接続された円筒部１１ｂ、そして、下部のテーパ部１１ａとを一体に、回転自在に形成されている。
【００２０】
＜スクリューコンベヤの構成＞
スクリューコンベヤ１２は、回転ボウル１１の内周面に装着され、スクリューコンベヤ軸１２ａと、このスクリューコンベヤ軸１２ａの外周を螺旋状に形成したスクリューコンベヤ羽根１２ｂとから構成されている。スクリューコンベヤ１２の駆動は、差速電動機１９を駆動源として差速装置１８を介して行われ、回転ボウル１１の回転速度と差速電動機１９の回転速度の差に比例する差速でスクリューコンベヤ１２を回転する。
【００２１】
＜原液供給管の構成＞
原液供給管１５は、上部にフランジが形成された円筒管である。回転ボウル１１の円筒部１１ｂの前記上部端板１１ｃの中心部に突出する挿管孔１１ｄから挿入され、原液を回転ボウル１１内の分流リブ板１６に供給される。
分離液（水）の排出は、原液が供給されて回転ボウル１１が回転すると、遠心力により原液が回転ボウル１１の円筒部１１ｂの内周面に、液面Ｆを形成し、分離液（水）は、上部端板１１ｃに堰板を設けられた分離液溢流口１１ｅから溢れ出て、分離液出口Ｂから機外に排出される。
固形物の排出は、テーパ部１１ａの下部小径端側には、固形物排出口１３が設けられ、スクリューコンベヤ１２によりテーパ部１１ａ側に搬送され、脱水された固形物は、固形物排出口１３から下方に落下し、分離固形物排出口Ｃからピット（図示せず）に設けられた機外搬出用コンベヤ（図示せず）等によって、機外に排出される。
なお、原液の供給は、水アトマイズ法による図示しない金属粒子製造装置から一旦、攪拌槽を経由して定量ポンプで原液供給管１５から供給してもよいし、攪拌槽を経由しないでダイレクトに原液供給管１５から原液を供給しても構わない。
【００２２】
＜分流リブ板の構成＞
分流リブ板１６は、回転ボウル１１内の半径方向に放射状に配置された原液分配治具である。原液の流れを縦に分割し、原液を回転ボウル１１の内壁に移送する。分流リブ板１６の１枚の形状は、平面（半径方向断面）から見ると回転ボウル１１の中心から内壁に向かって幅が略一定の分割部材であり、軸方向に沿った正面断面図で見ると回転ボウル１１の中心側から内壁側に向かって台形（末広がりの形）をしており、原液供給管１５からの原液の流れを軸方向に縦分割する。すなわち、中心側と内壁側は開口している。
【００２３】
分流リブ板１６は、中空のスクリューコンベヤ１２に挿入される原液供給管１５の下端部に連接して設けられ、スクリューコンベヤ軸１２ａの半径方向の軸方向に放射状に穿設された図示しない細溝に挿入して固定される。原液供給管１５と隣接する分流リブ板１６との間は連通している配管である。
分流リブ板１６の開口している下底側（回転ボウル１１の内壁側）はスクリューコンベヤ軸１２ａの外壁まで延びて位置している。このように分流リブ板１６を設けることにより、原液の流れを軸方向から半径方向に変えて回転ボウル１１の内壁に確実に原液を供給することができるので、回転ボウル１１中で原液中の固形物を分離するのに必要な滞留時間を確保できる。
【００２４】
＜主速電動機＞
主速電動機１７は、三相誘導電動機または三相同期電動機が使用され、定トルク/インバータ制御のため、回転数は周波数の制御により自動変速される。主速電動機１７の回転数は、必要な遠心効果を得るためのものであり、原液の性状や必要な性能により決められる。主速電動機１７の回転数は、例えば、高速（１０００〜３５００ｍｉｎ−1）で回転し、ベルト１１ｈを介してプーリ１１ｆ、１１ｇによって減速機軸３を回転する。減速機軸３が回転すると、回転ボウル１１が回転する。
【００２５】
＜差速電動機＞
差速電動機１９は、三相誘導電動機または三相同期電動機が使用され、定トルク/インバータ制御のため、回転数は周波数の制御により自動変速される。差速電動機１９の回転は、差速装置１８を介して主速電動機１７の回転に対して、最適な差速で制御される。
差速電動機１９の回転は、ベルト１２ｈを介してとプーリ１２ｆ、１２ｇによって減速機入力軸４が回転する。減速機入力軸４が回転すると、差速装置１８を介してスクリューコンベヤ軸１２を同一方向へ低速回転させる。
【００２６】
＜差速装置＞
差速装置１８は、３段で減速する遊星歯車減速装置である。差速装置１８の減速機軸３と、スクリューコンベヤ軸１２ａの減速機入力軸４とは同一芯上にあり、同一方向に回転する。差速装置１８は、差速１回転当りの減速比分の回転数を減速する。したがって、大きな差速を得るためには、減速比を小さくしなければならないが、極端に小さくすると大きなトルクが電動機に求められることから、結果的に電動機の出力が大きくなり、消費電力が大きくなるが、消費電力が大きくなるのを抑制して、最適な減速比と出力トルクを設定している。
差速装置１８の速比は、ここでは、例えば１５０である。したがって、例えば、主速電動機１７の回転数は２５００ｍｉｎ−1、差速電動機１９の回転数は１９００ｍｉｎ−1、とすれば、差速は、（２５００−１９００）÷１５０＝４ｍｉｎ−1となり、
回転数は２５００ｍｉｎ−1、差速電動機１９の回転数は１０００ｍｉｎ−1、とすれば、差速は、（２５００−１０００）÷１５０＝１０ｍｉｎ−1となる。
【００２７】
＜差速電動機の出力と制御方法＞
差速電動機１９の出力を小さくするためには、大きな減速比が必要になるが、減速比を大きくすると、差速範囲が狭くなるため、大きな減速比は採用しない。また、差速電動機１９のトルクは、回転数に反比例して大きくなる。
そこで、使用する差速電動機１９を定トルク/インバータ制御とし、基底回転数を常用差速付近(低速側)に設定にすることにより、最高回転数時より高トルクを得ることができる。
また、トルク特性を定トルク仕様にすることで、低速域から基底回転数まで一定のトルクを得ることができる。このような電動機の仕様の設定により、差速範囲全域で一定トルクを保つことができ、濃度に対応させた差速制御運転による２４時間連続の安定運転が可能になり、長時間稼動可能な水アトマイズ用固液分離機の提供ができる。
【００２８】
つぎに、水アトマイズ用固液分離機１０の動作について説明する。
主速電動機１７が自動起動されると、回転ボウル１１が例えば高速（１０００〜３５００ｍｉｎ−１）で回転する。そして、つづいて差速電動機１９が自動起動されると、主速電動機１７の回転数に対して差速電動機１９の回転速度は、例えば差速が４ｍｉｎ−1となる低い回転速度が設定され、スクリューコンベヤ１２が回転する。この時、差速電動機１９の電流値が定格電流の７０％の値以下であれば、この差速が４ｍｉｎ−1で回転が維持される。
【００２９】
窒素供給口Ｄ，Ｅから窒素ガスが供給され、機内の空気が窒素ガスに置換される。また、回転ボウル１１の上部の原液供給口Ａの原液供給管１５から原液が供給されると、原液は分流リブ板１６に衝突して放射状に均一に分割され、遠心力を受けて均一に分散する。分流リブ板１６から回転ボウル１１の円筒部１１ｂに供給された原液中の固形物（金属粒子）は、遠心力を受けて円筒部１１ｂの内壁側に沈降する。沈降した固形物は、スクリューコンベヤ１２のスクリューコンベヤ羽根１２ｂにより分離され、つぎに、テーパ部１１ａに於ける遠心力により、脱水されて固形物排出口１３に搬送される。そして、その脱水された金属粒子の固形物は、固形物排出口１３から落下し、図示しないピット等に設けられたベルトコンベヤ等により機外に排出される。
一方、回転ボウル１１内で分離され、スクリューコンベヤ１２のスクリューコンベヤ羽根１２ｂにより分離された分離液の水は、上方に移動し、円筒部１１ｂの上部端板１１ｃに設けた分離液溢流口１１ｅから堰板を溢流し、分離液出口Ｂから機外に排出される。なお、窒素ガスは、空気中に７８％含まれており、不燃性で、不活性である。
【００３０】
従来、固液分離機の差速制御は、運転条件としては固定値でよかった理由は、原液の濃度は一定であり、原液の供給条件は、流量も変化せず、一定であったからである。
供給条件が一定であるから、分離液及び分離固形物の性状も一定になった。
しかしながら、水アトマイズ製造では、原液の濃度を一定に保つことは困難であることが判ったことから、分離する固形物である金属粒子の性状(含水率)などに範囲を定め、許容できる範囲で差速を制御する方法をあみ出した。これは、運転制御(シーケンス含)と、それを可能にする機器（差速電動機、主速電動機含む)の仕様の設定を変更したことにより、安定した連続運転ができる。
【００３１】
例えば、水アトマイズ後の金属粉は比重が大きいため、水の中で分散し難く沈降するのが早い。ポンプなどで循環させて分散させるが、不規則な原液の濃度変化により、脱水時に発生するトルクが増減する。
そこで、差速が制御される差速電動機１９や、差速装置１８の運転状態を安定させるため、発生トルクに合わせて差速を制御装置２０によって自動制御する。
図２は、水アトマイズ用固液分離機の制御装置の配置を示す摸式図である。
図２に示すように、機外には制御装置２０が設けられている。差速電動機１９と制御装置２０とは電気的に接続され、電流計２１が配置されている。また、主速電動機１７と制御装置２０とも電気的に接続され、主速電動機１７、差速電動機１９の回転数の変更が可能になっている。
そして、原液の濃度変化に対応するため、差速電動機１９の電流値を検出し、この電流値の数値を基にして制御装置２０内の図示しない演算回路にて演算されて、差速を決め、差速電動機１９の回転数を変更して制御する。
【００３２】
差速電動機１９の電流値の検出は、電流計２１の電気信号を連続的にシーケンサに取込み、図３のフローチャートに基づいて瞬時に最適な差速が求められ、変更される。
例えば、原液の濃度に変化があり、濃度が下がった場合は、差速電動機１９の電流値も下がるため、差速が見直され、適正な差速まで下げられる。
このように、原液の濃度の変化に対応して、木目細かに差速電動機１９の回転を適正な差速の回転数にする回転の制御をすることにより高負荷運転を抑制でき、安定運転が可能になり、差速電動機１９の出力も低出力方向で安定するため、省エネ３０％となり、年間当り相当量のＣＯ２の削減が可能である。
【００３３】
ここで、本発明の水アトマイズ製造設備における原液に濃度変化があっても、それに対応できる水アトマイズ用固液分離機１０の制御装置２０の制御を説明する。
図３は、差速電動機の回転を制御する流れを示すフローチャートである。
図３に示すように、ステップＳ０１は、差速電動機１９の電流値が定格電流の７０％の値以下かどうかを電流計２１（図２参照）で検出し、定格電流の７０％の値以下の場合（Ｓ０１／Ｙｅｓ）はステップＳ０２に進み、制御装置２０が差速電動機１９の回転数を、主速電動機１９の回転数より下げ、例えば、差速を４ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
差速電動機１９の定格電流値の７０％の値以上の場合（Ｓ０１／Ｎｏ）は、ステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３は、前記同様に、差速電動機１９の電流値が定格電流の７１〜７５％の値かどうかを電流計２１で検出し、定格電流の７１〜７５％の値の場合（Ｓ０３／Ｙｅｓ）はステップＳ０４に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス１の５ｍｉｎ−1にして回転を制御する。差速電動機１９の定格電流の７１〜７５％の値以上の場合（Ｓ０３／Ｎｏ）は、ステップＳ０５に進む。
ステップＳ０５は、差速電動機１９の電流値が定格電流の７６〜８０％の値かどうかを検出し、その範囲内の場合（Ｓ０５／Ｙｅｓ）はステップＳ０６に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス２の６ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
定格電流の７６〜８０％以上の場合（Ｓ０５／Ｎｏ）は、ステップＳ０７に進む。
ステップＳ０７は、差速電動機１９の電流値が定格電流の８１〜８５％の値かどうかを電流計２１で検出し、その範囲内の場合（Ｓ０７／Ｙｅｓ）はステップＳ０８に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス３の７ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
定格電流の８１〜８５％の値以上の場合（Ｓ０７／Ｎｏ）は、ステップＳ０９に進む。
【００３４】
ステップＳ０９は、差速電動機１９の電流値が定格電流の８６〜９０％の値かどうかを電流計２１で検出し、その範囲内の場合（Ｓ０９／Ｙｅｓ）はステップＳ１０に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス４の８ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
定格電流の８６〜９０％の値以上の場合（Ｓ０９／Ｎｏ）は、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１は、差速電動機１９の電流値が定格電流の９１〜９５％の値かどうかを電流計２１で検出し、その範囲内の場合（Ｓ１１／Ｙｅｓ）はステップＳ１２に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス５の９ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
定格電流の９１〜９５％の値以上の場合（Ｓ１１／Ｎｏ）は、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３は、差速電動機１９の電流値が定格電流の９６〜１００％の値かどうかを電流計２１で検出し、その範囲内の場合（Ｓ１３／Ｙｅｓ）はステップＳ１４に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス６の１０ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
定格電流値の９６〜１００％の値以上の場合（Ｓ１３／Ｎｏ）は、ステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５は、差速電動機１９の電流値が定格電流の１０１〜１０５％の値かどうかを電流計２１で検出し、その範囲内の場合（Ｓ１５／Ｙｅｓ）は、ステップＳ１６に進み、制御装置２０が警報器（図示せず）を作動させて送り、例えばアラームを発する。また、定格電流値の１０１〜１０５％の値以上の場合（Ｓ１５／Ｎｏ）は、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７は、差速電動機１９の電流値が定格電流の１０６％の値以上かどうかを電流計２１で検出し、１０６％の値以上の場合（Ｓ１７／Ｙｅｓ）は、ステップＳ１８に進み、制御装置２０が警報器（２２）を作動させて、例えばアラーム音を発し、主速電動機１７と差速電動機１９の停止をさせる。
【００３５】
以上、本発明の水アトマイズ用固液分離機を使用した一実施の形態について説明したが、本発明は、前記した一実施の形態に限定されることなく、適宜変更して実施することができる。
なお、電流値に対する差速は、プラス1、プラス２…と段階的に増加させるようにしたが、プラス1→1.1→1.2…のように無段階的に増加させる方法であっても構わない。
また、アラーム（警報）は、図示しない操作盤のＣＲＴ画面に警告文の表示をするほか、スピーカーからの警報音やパトライトによる光の点滅によってアラームを発してもよい。また、動力伝達手段はプーリ・ベルト方式として開示したが、ギヤ方式やその他の動力伝達手段を採用しても構わない。
また、立型の固液分離機を使用する効果としては、固液分離機の停止時、横型では内部に水及び固形分が堆積し酸化などの変質の恐れが高いのに対し、立型は停止時、固形分は機外に排出されるので酸化しにくい構造になっている。
さらに、金属粒子は従来９５％の回収率が９９．５％へ、従来２０％の含水率が１０％以下へ向上し、性能がアップした。
また、窒素ガスを供給して機内の空気を置換することにより、分離脱水後に金属粒子が空気の酸素にさらされて酸化することもない。
さらに、水アトマイズ用固液分離機を使用して原液の濃度変化に対応して、むら、むだのない効率のよい運転が可能になり、差速電動機１９の回転を制御して差速の最適化により、例えば７．５ｋｗの差速電動機１９の場合、１時間当り２．２５ｋｗｈの消費電力の低減が可能になり、年間４．５ｔｏｎのＣＯ２の削減に貢献できる。
【符号の説明】
【００３６】
１ 床面（基礎）
２ 架台
２ａ 下ハウジング
２ｂ 上ハウジング
３ 減速機軸
４ 減速機入力軸
５，６ ベアリング
１０ 水アトマイズ用の固液分離機
１１ 回転ボウル
１１ａ テーパ部
１１ｂ 円筒部
１１ｃ 上部端板
１１ｄ 挿管孔
１１ｅ 分離液溢流口
１２ スクリューコンベヤ
１２ａ スクリューコンベヤ軸
１２ｂ スクリューコンベヤ羽根
１３ 固形物排出口
１４ 分離液排出口
１５ 原液供給管
１６ 分流リブ板
１７ 主速電動機
１８ 差速装置
１９ 差速電動機
２０ 制御装置
２１ 電流計
２２ 警報器
Ａ 原液供給口
Ｂ 分離液出口
Ｃ 分離固形物排出口
Ｄ，Ｅ 窒素供給口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水アトマイズ法により製造した金属粒子を、原液である水から分離する水アトマイズ用固液分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、焼結金属を製造する場合の材料となる金属粒子（粉末）は、水アトマイズ法で製造される。この水アトマイズ法は、タンディッシュ（受け皿）に貯留した溶融金属をタンディッシュの下部に設けられた注湯ノズルから流出させ、この流出した溶融金属流に高圧水を噴射することで、溶融金属を飛散させて粉末化する金属粒子製造方法である。この水アトマイズ法による金属粒子製造の後工程では、微細な金属粒子を多量の水と分離し、金属粉末にする必要がある。
【０００３】
水アトマイズ製造における金属粒子と水とが一緒になった状態の原液から、分離・脱水する方法として従来の技術では、フィルター（例えば、特許文献１参照）や、真空脱水機（例えば、特許文献２参照）などが知られている。
【０００４】
しかしながら、フィルター方式や真空脱水機では、ろ布を使用するため、原液を分離・脱水する際に、金属粒子の微粒子がフィルターに目詰まりするという問題があった。そのため、回収率が低く、含水率が高いという問題があった。
また、水アトマイズ法はバッチ製造であることから、分離脱水工程は、連続的に高回収率、低含水率で分離脱水することが高品質の金属粒子を製造する上で必要不可欠であるが、この連続的な処理が出来ないという問題があった。さらに、脱水後、空気にさらされる金属粒子は、時間の経過とともに酸化して変質するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３５７９９号公報（段落００３４）
【特許文献２】特開平１０−２８０００１号公報（段落００１０）
【特許文献３】特開２００５−１４４２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの問題を解決するために、立型デカンタ式遠心分離機（以下、固液分離機という）で行うことが強く要望されていたが、従来の固液分離機は、固形分を原液から分離脱水するために、主速電動機による回転ボウルの回転数に対して、差速電動機によるスクリューコンベヤの回転数を下げて差速を持たせ、さらに、原液中の固形分の濃度が一定であるという条件に基づいて、この差速を一定にしている（例えば、特許文献３参照）。
このため、原液の濃度が増加すると、差速電動機の負荷（電流値）が増大するため、差速電動機の温度上昇によりサーマルが落ちて、安定した運転ができないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、原液の濃度に増減の変化があっても運転が継続できるように改良して、これらの問題を一挙に解決するために創案されたものであり、フィルターのような目詰まりはなく、金属粒子は高回収率、低含水率で分離脱水を行い、連続的な分離脱水処理ができて、分離脱水後に金属粒子が空気にさらされて酸化することもなく、水アトマイズ用固液分離機を使用して原液の濃度変化に対応して、差速電動機も電流値の増大があっても、運転の継続が可能であり、かつ、差速電動機の回転を自動制御して差速の最適化による省エネでＣＯ２の発生が削減可能な水アトマイズ用固液分離機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された発明は、上部端板（１１ｃ）に接続された円筒部（１１ｂ）および下部のテーパ部（１１ａ）とが立形の円筒状に一体に形成され、上部端板（１１ｃ）に堰板を設けた分離液溢流口（１１ｅ）を有し、回転自在に軸支させた円筒状の回転ボウル（１１）と、前記回転ボウル（１１）内に同軸に設けられ、差速装置（１８）を介して前記回転ボウル（１１）と差速をもって回転する回転自在のスクリューコンベヤ（１２）と、前記回転ボウル（１１）の円筒部の上部端板（１１ｃ）の挿管孔（１１ｄ）から軸心部に挿入され、前記円筒部に原液を供給する原液供給管（１５）と、前記原液供給管（１５）の下端部に連接して回転ボウル（１１）内に、半径方向に設けられた分流リブ板（１６）と、から主要部が構成され、水アトマイズ法により製造した金属粒子を、水と金属粒子からなる原液から分離脱水する水アトマイズ用の立形固液分離機（１０）であって、前記差速電動機（１９）の電流値を検出する電流計（２１）と、前記電流値に対応した所定の差速で前記差速電動機（１９）の回転を自動制御する制御装置（２０）と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の水アトマイズ用固液分離機であって、前記制御装置（２０）による前記差速電動機（１９）の回転の自動制御は、前記差速電動機（１９）の電流値が定格電流の７０％の値までは、差速を４ｍｉｎ−1で保ち、前記電流値が７１〜７５％の値になった場合は差速を、プラス１の５ｍｉｎ−1、前記電流値が７６〜８０％の値になった場合は差速を、プラス２の６ｍｉｎ−1、前記電流値が８１〜８５％の値になった場合は差速を、プラス３の７ｍｉｎ−1、前記電流値が８６〜９０％の値になった場合は差速を、プラス４の８ｍｉｎ−1、前記電流値が９１〜９５％の値になった場合は差速を、プラス５の９ｍｉｎ−1、前記電流値が９６〜１００％の値になった場合は差速を、プラス６の１０ｍｉｎ−1に差速を増加させ、それ以下の電流値になった場合は、差速を減少させることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の水アトマイズ用固液分離機（１０）であって、前記水アトマイズ用固液分離機（１０）の内部に窒素ガスを供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、水アトマイズ法により製造した金属粒子を原液から分離脱水する装置に、これまで用いられていない水アトマイズ用固液分離機に差速電動機の回転を自動制御する制御装置を備え、主速電動機による回転ボウルの回転数に対して、差速電動機によるスクリューコンベヤの回転数を下げて差速を持たせ、原液の濃度変化に対応すべく差速電動機の電流値を検出し、この電流値に対応した所定の差速で回転を制御することにより、フィルターのような目詰まりがなく、金属粒子を高回収率で回収でき、回収した金属粒子は低含水率で分離脱水を行うことができる。また、連続的な分離脱水処理ができる水アトマイズ用固液分離機を提供することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、負荷（電流値）が定格電流の７０％までは、差速を、４ｍｉｎ−1で一定に保ち、負荷が７０％から５％の幅で上昇した場合は差速を、プラス１の５ｍｉｎ−1、負荷が７６〜８０％になった場合は差速を、プラス２の６ｍｉｎ−1、負荷が８１〜８５％になった場合は差速を、プラス３の７ｍｉｎ−1、負荷が８６〜９０％になった場合は差速を、プラス４の８ｍｉｎ−1、負荷が９１〜９５％になった場合は差速を、プラス５の９ｍｉｎ−1、負荷が９６〜１００％になった場合は差速を、プラス６の１０ｍｉｎ−1に差速を増加させ、それ以下の負荷になった場合は、差速を減少させる木目細かな差速の回転数の自動制御をすることにより、電気エネルギーを削減できるため、ＣＯ２の発生が削減可能な水アトマイズ用固液分離機を提供することができる。
ちなみに、差速の最適化による省エネで、回転一時間当り２．２５ｋｗの低減ができる。
ＣＯ２の発生量は、１ｋｗｈ当り０．３６ｋｇであるから、年間では、２．２５ｋｗ×２２ｈ×２５０日×０．３６＝４．５ｔｏｎ、年間４．５ｔｏｎのＣＯ２の削減ができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、水アトマイズ用固液分離機の内部に、窒素ガスを供給することにより、空気は窒素ガスと置換され、金属粒子が空気中の酸素にさらされて酸化するのを防止することができる。さらに、金属粒子間には窒素ガスが充満されるため、時間の経過とともに酸化して変質するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の分離脱水方法で使用する水アトマイズ用固液分離機の拡大断面図である。
【図２】本発明の水アトマイズ用固液分離機の制御装置の配置を示す摸式図である。
【図３】差速電動機の回転を制御する流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る水アトマイズ用固液分離機の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本発明に係る水アトマイズ用固液分離機１０の最上部の原液供給口Ａから、水アトマイズ法による金属粒子を製造した水と金属粒子とが一緒になった原液を、例えば定量ポンプで供給し、後記するスクリューコンベヤ１２の回転を、後記する回転ボウル１１の回転よりも遅く（差速）回転させることにより、原液を金属粒子と水とに分離脱水処理が連続してできて、分離液の水は分離液出口Ｂ、分離した固形分の金属粒子は分離固形分排出口Ｃから排出する。また、金属粒子の酸化を防止するため、水アトマイズ用固液分離機１０の内部に窒素ガスを供給する窒素供給口Ｄ，Ｅが設けられている。
なお、差速とは、固形物を原液から分離脱水するために、主速電動機による回転ボウルの回転数に対して差速電動機によるスクリューコンベヤの回転数を下げて回転数に差を持たせる回転速度差をいう。この差速により回転に位相差を設けることで、比重差により分離された固形分をスクリューコンベヤ１２の差速の回転により下側に搬送して外部に排出することができる。
また、原液とは、ここでは固形物である金属粒子が混入した状態の水をいう。また、この水（液体）を分離液、分離される固形物を分離固形物ともいう。
【００１６】
＜水アトマイズ用固液分離機の構成＞
本発明に係る水アトマイズ用固液分離機１０は、下部小径端側に固形物排出口１３を有するテーパ部１１ａと、前記テーパ部１１ａの上部大径端側に連なり、上部端板１１ｃに堰板（図示せず）を設けた分離液溢流口１１ｅを有する円筒部１１ｂとから構成される回転ボウル１１と、この回転ボウル１１内に同一軸に設けられ、差速装置１８を介して前記回転ボウル１１と若干の差速をもって回転するスクリューコンベヤ１２が設けられている。
【００１７】
また、原液を供給する原液供給管１５と、原液を回転ボウル１１の内壁に分配する分流リブ板１６と、前記回転ボウル１１の下方に配設され、前記回転ボウル１１の回転速度と若干の差速を持たせてスクリューコンベヤ１２を回転させる差速装置１８と、前記差速装置１８の下方の主軸に配設され、前記回転ボウル１１をプーリ１１ｆ，１１ｇとベルト１１ｈを介して高速回転させる主速電動機１７と、前記差速装置１８の下方に設けられ、前記差速装置１８を介して前記スクリューコンベヤ１２をプーリ１２ｆ，１２ｇとベルト１２ｈを介して低速回転させる差速電動機１９と、これらをその上方に配設・固定する架台２と、主速電動機１７と差速装置１８と差速電動機１９を制御する制御装置２０と、から水アトマイズ用固液分離機１０の主要部が構成されている。
【００１８】
回転ボウル１１を高速回転させる高速軸３（図１の下部参照）は、軸端部に設けられているベアリング（図示せず）によって回転自在に軸支されている。また、スクリューコンベヤ１２に連結された低速軸４は、高速軸３の内径に装着されたベアリングによって回転自在に軸支されている。
【００１９】
＜回転ボウルの構成＞
回転ボウル１１は、上部端板１１ｃと、この上部端板１１ｃに接続された円筒部１１ｂ、そして、下部のテーパ部１１ａとを一体に、回転自在に形成されている。
【００２０】
＜スクリューコンベヤの構成＞
スクリューコンベヤ１２は、回転ボウル１１の内周面に装着され、スクリューコンベヤ軸１２ａと、このスクリューコンベヤ軸１２ａの外周を螺旋状に形成したスクリューコンベヤ羽根１２ｂとから構成されている。スクリューコンベヤ１２の駆動は、差速電動機１９を駆動源として差速装置１８を介して行われ、回転ボウル１１の回転速度と差速電動機１９の回転速度の差に比例する差速でスクリューコンベヤ１２を回転する。
【００２１】
＜原液供給管の構成＞
原液供給管１５は、上部にフランジが形成された円筒管である。回転ボウル１１の円筒部１１ｂの前記上部端板１１ｃの中心部に突出する挿管孔１１ｄから挿入され、原液を回転ボウル１１内の分流リブ板１６に供給される。
分離液（水）の排出は、原液が供給されて回転ボウル１１が回転すると、遠心力により原液が回転ボウル１１の円筒部１１ｂの内周面に、液面Ｆを形成し、分離液（水）は、上部端板１１ｃに堰板を設けられた分離液溢流口１１ｅから溢れ出て、分離液出口Ｂから機外に排出される。
固形物の排出は、テーパ部１１ａの下部小径端側には、固形物排出口１３が設けられ、スクリューコンベヤ１２によりテーパ部１１ａ側に搬送され、脱水された固形物は、固形物排出口１３から下方に落下し、分離固形物排出口Ｃからピット（図示せず）に設けられた機外搬出用コンベヤ（図示せず）等によって、機外に排出される。
なお、原液の供給は、水アトマイズ法による図示しない金属粒子製造装置から一旦、攪拌槽を経由して定量ポンプで原液供給管１５から供給してもよいし、攪拌槽を経由しないでダイレクトに原液供給管１５から原液を供給しても構わない。
【００２２】
＜分流リブ板の構成＞
分流リブ板１６は、回転ボウル１１内の半径方向に放射状に配置された原液分配治具である。原液の流れを縦に分割し、原液を回転ボウル１１の内壁に移送する。分流リブ板１６の１枚の形状は、平面（半径方向断面）から見ると回転ボウル１１の中心から内壁に向かって幅が略一定の分割部材であり、軸方向に沿った正面断面図で見ると回転ボウル１１の中心側から内壁側に向かって台形（末広がりの形）をしており、原液供給管１５からの原液の流れを軸方向に縦分割する。すなわち、中心側と内壁側は開口している。
【００２３】
分流リブ板１６は、中空のスクリューコンベヤ１２に挿入される原液供給管１５の下端部に連接して設けられ、スクリューコンベヤ軸１２ａの半径方向の軸方向に放射状に穿設された図示しない細溝に挿入して固定される。原液供給管１５と隣接する分流リブ板１６との間は連通している配管である。
分流リブ板１６の開口している下底側（回転ボウル１１の内壁側）はスクリューコンベヤ軸１２ａの外壁まで延びて位置している。このように分流リブ板１６を設けることにより、原液の流れを軸方向から半径方向に変えて回転ボウル１１の内壁に確実に原液を供給することができるので、回転ボウル１１中で原液中の固形物を分離するのに必要な滞留時間を確保できる。
【００２４】
＜主速電動機＞
主速電動機１７は、三相誘導電動機または三相同期電動機が使用され、定トルク/インバータ制御のため、回転数は周波数の制御により自動変速される。主速電動機１７の回転数は、必要な遠心効果を得るためのものであり、原液の性状や必要な性能により決められる。主速電動機１７の回転数は、例えば、高速（１０００〜３５００ｍｉｎ−1）で回転し、ベルト１１ｈを介してプーリ１１ｆ、１１ｇによって減速機軸３を回転する。減速機軸３が回転すると、回転ボウル１１が回転する。
【００２５】
＜差速電動機＞
差速電動機１９は、三相誘導電動機または三相同期電動機が使用され、定トルク/インバータ制御のため、回転数は周波数の制御により自動変速される。差速電動機１９の回転は、差速装置１８を介して主速電動機１７の回転に対して、最適な差速で制御される。
差速電動機１９の回転は、ベルト１２ｈを介してとプーリ１２ｆ、１２ｇによって減速機入力軸４が回転する。減速機入力軸４が回転すると、差速装置１８を介してスクリューコンベヤ軸１２を同一方向へ低速回転させる。
【００２６】
＜差速装置＞
差速装置１８は、３段で減速する遊星歯車減速装置である。差速装置１８の減速機軸３と、スクリューコンベヤ軸１２ａの減速機入力軸４とは同一芯上にあり、同一方向に回転する。差速装置１８は、差速１回転当りの減速比分の回転数を減速する。したがって、大きな差速を得るためには、減速比を小さくしなければならないが、極端に小さくすると大きなトルクが電動機に求められることから、結果的に電動機の出力が大きくなり、消費電力が大きくなるが、消費電力が大きくなるのを抑制して、最適な減速比と出力トルクを設定している。
差速装置１８の速比は、ここでは、例えば１５０である。したがって、例えば、主速電動機１７の回転数は２５００ｍｉｎ−1、差速電動機１９の回転数は１９００ｍｉｎ−1、とすれば、差速は、（２５００−１９００）÷１５０＝４ｍｉｎ−1となり、
回転数は２５００ｍｉｎ−1、差速電動機１９の回転数は１０００ｍｉｎ−1、とすれば、差速は、（２５００−１０００）÷１５０＝１０ｍｉｎ−1となる。
【００２７】
＜差速電動機の出力と制御方法＞
差速電動機１９の出力を小さくするためには、大きな減速比が必要になるが、減速比を大きくすると、差速範囲が狭くなるため、大きな減速比は採用しない。また、差速電動機１９のトルクは、回転数に反比例して大きくなる。
そこで、使用する差速電動機１９を定トルク/インバータ制御とし、基底回転数を常用差速付近(低速側)に設定にすることにより、最高回転数時より高トルクを得ることができる。
また、トルク特性を定トルク仕様にすることで、低速域から基底回転数まで一定のトルクを得ることができる。このような電動機の仕様の設定により、差速範囲全域で一定トルクを保つことができ、濃度に対応させた差速制御運転による２４時間連続の安定運転が可能になり、長時間稼動可能な水アトマイズ用固液分離機の提供ができる。
【００２８】
つぎに、水アトマイズ用固液分離機１０の動作について説明する。
主速電動機１７が自動起動されると、回転ボウル１１が例えば高速（１０００〜３５００ｍｉｎ−１）で回転する。そして、つづいて差速電動機１９が自動起動されると、主速電動機１７の回転数に対して差速電動機１９の回転速度は、例えば差速が４ｍｉｎ−1となる低い回転速度が設定され、スクリューコンベヤ１２が回転する。この時、差速電動機１９の電流値が定格電流の７０％の値以下であれば、この差速が４ｍｉｎ−1で回転が維持される。
【００２９】
窒素供給口Ｄ，Ｅから窒素ガスが供給され、機内の空気が窒素ガスに置換される。また、回転ボウル１１の上部の原液供給口Ａの原液供給管１５から原液が供給されると、原液は分流リブ板１６に衝突して放射状に均一に分割され、遠心力を受けて均一に分散する。分流リブ板１６から回転ボウル１１の円筒部１１ｂに供給された原液中の固形物（金属粒子）は、遠心力を受けて円筒部１１ｂの内壁側に沈降する。沈降した固形物は、スクリューコンベヤ１２のスクリューコンベヤ羽根１２ｂにより分離され、つぎに、テーパ部１１ａに於ける遠心力により、脱水されて固形物排出口１３に搬送される。そして、その脱水された金属粒子の固形物は、固形物排出口１３から落下し、図示しないピット等に設けられたベルトコンベヤ等により機外に排出される。
一方、回転ボウル１１内で分離され、スクリューコンベヤ１２のスクリューコンベヤ羽根１２ｂにより分離された分離液の水は、上方に移動し、円筒部１１ｂの上部端板１１ｃに設けた分離液溢流口１１ｅから堰板を溢流し、分離液出口Ｂから機外に排出される。なお、窒素ガスは、空気中に７８％含まれており、不燃性で、不活性である。
【００３０】
従来、固液分離機の差速制御は、運転条件としては固定値でよかった理由は、原液の濃度は一定であり、原液の供給条件は、流量も変化せず、一定であったからである。
供給条件が一定であるから、分離液及び分離固形物の性状も一定になった。
しかしながら、水アトマイズ製造では、原液の濃度を一定に保つことは困難であることが判ったことから、分離する固形物である金属粒子の性状(含水率)などに範囲を定め、許容できる範囲で差速を制御する方法をあみ出した。これは、運転制御(シーケンス含)と、それを可能にする機器（差速電動機、主速電動機含む)の仕様の設定を変更したことにより、安定した連続運転ができる。
【００３１】
例えば、水アトマイズ後の金属粉は比重が大きいため、水の中で分散し難く沈降するのが早い。ポンプなどで循環させて分散させるが、不規則な原液の濃度変化により、脱水時に発生するトルクが増減する。
そこで、差速が制御される差速電動機１９や、差速装置１８の運転状態を安定させるため、発生トルクに合わせて差速を制御装置２０によって自動制御する。
図２は、水アトマイズ用固液分離機の制御装置の配置を示す摸式図である。
図２に示すように、機外には制御装置２０が設けられている。差速電動機１９と制御装置２０とは電気的に接続され、電流計２１が配置されている。また、主速電動機１７と制御装置２０とも電気的に接続され、主速電動機１７、差速電動機１９の回転数の変更が可能になっている。
そして、原液の濃度変化に対応するため、差速電動機１９の電流値を検出し、この電流値の数値を基にして制御装置２０内の図示しない演算回路にて演算されて、差速を決め、差速電動機１９の回転数を変更して制御する。
【００３２】
差速電動機１９の電流値の検出は、電流計２１の電気信号を連続的にシーケンサに取込み、図３のフローチャートに基づいて瞬時に最適な差速が求められ、変更される。
例えば、原液の濃度に変化があり、濃度が下がった場合は、差速電動機１９の電流値も下がるため、差速が見直され、適正な差速まで下げられる。
このように、原液の濃度の変化に対応して、木目細かに差速電動機１９の回転を適正な差速の回転数にする回転の制御をすることにより高負荷運転を抑制でき、安定運転が可能になり、差速電動機１９の出力も低出力方向で安定するため、省エネ３０％となり、年間当り相当量のＣＯ２の削減が可能である。
【００３３】
ここで、本発明の水アトマイズ製造設備における原液に濃度変化があっても、それに対応できる水アトマイズ用固液分離機１０の制御装置２０の制御を説明する。
図３は、差速電動機の回転を制御する流れを示すフローチャートである。
図３に示すように、ステップＳ０１は、差速電動機１９の電流値が定格電流の７０％の値以下かどうかを電流計２１（図２参照）で検出し、定格電流の７０％の値以下の場合（Ｓ０１／Ｙｅｓ）はステップＳ０２に進み、制御装置２０が差速電動機１９の回転数を、主速電動機１９の回転数より下げ、例えば、差速を４ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
差速電動機１９の定格電流値の７０％の値以上の場合（Ｓ０１／Ｎｏ）は、ステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３は、前記同様に、差速電動機１９の電流値が定格電流の７１〜７５％の値かどうかを電流計２１で検出し、定格電流の７１〜７５％の値の場合（Ｓ０３／Ｙｅｓ）はステップＳ０４に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス１の５ｍｉｎ−1にして回転を制御する。差速電動機１９の定格電流の７１〜７５％の値以上の場合（Ｓ０３／Ｎｏ）は、ステップＳ０５に進む。
ステップＳ０５は、差速電動機１９の電流値が定格電流の７６〜８０％の値かどうかを検出し、その範囲内の場合（Ｓ０５／Ｙｅｓ）はステップＳ０６に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス２の６ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
定格電流の７６〜８０％以上の場合（Ｓ０５／Ｎｏ）は、ステップＳ０７に進む。
ステップＳ０７は、差速電動機１９の電流値が定格電流の８１〜８５％の値かどうかを電流計２１で検出し、その範囲内の場合（Ｓ０７／Ｙｅｓ）はステップＳ０８に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス３の７ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
定格電流の８１〜８５％の値以上の場合（Ｓ０７／Ｎｏ）は、ステップＳ０９に進む。
【００３４】
ステップＳ０９は、差速電動機１９の電流値が定格電流の８６〜９０％の値かどうかを電流計２１で検出し、その範囲内の場合（Ｓ０９／Ｙｅｓ）はステップＳ１０に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス４の８ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
定格電流の８６〜９０％の値以上の場合（Ｓ０９／Ｎｏ）は、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１は、差速電動機１９の電流値が定格電流の９１〜９５％の値かどうかを電流計２１で検出し、その範囲内の場合（Ｓ１１／Ｙｅｓ）はステップＳ１２に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス５の９ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
定格電流の９１〜９５％の値以上の場合（Ｓ１１／Ｎｏ）は、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３は、差速電動機１９の電流値が定格電流の９６〜１００％の値かどうかを電流計２１で検出し、その範囲内の場合（Ｓ１３／Ｙｅｓ）はステップＳ１４に進み、制御装置２０が差速電動機１９の差速をプラス６の１０ｍｉｎ−1にして回転を制御する。
定格電流値の９６〜１００％の値以上の場合（Ｓ１３／Ｎｏ）は、ステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５は、差速電動機１９の電流値が定格電流の１０１〜１０５％の値かどうかを電流計２１で検出し、その範囲内の場合（Ｓ１５／Ｙｅｓ）は、ステップＳ１６に進み、制御装置２０が警報器（図示せず）を作動させて送り、例えばアラームを発する。また、定格電流値の１０１〜１０５％の値以上の場合（Ｓ１５／Ｎｏ）は、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７は、差速電動機１９の電流値が定格電流の１０６％の値以上かどうかを電流計２１で検出し、１０６％の値以上の場合（Ｓ１７／Ｙｅｓ）は、ステップＳ１８に進み、制御装置２０が警報器（２２）を作動させて、例えばアラーム音を発し、主速電動機１７と差速電動機１９の停止をさせる。
【００３５】
以上、本発明の水アトマイズ用固液分離機を使用した一実施の形態について説明したが、本発明は、前記した一実施の形態に限定されることなく、適宜変更して実施することができる。
なお、電流値に対する差速は、プラス1、プラス２…と段階的に増加させるようにしたが、プラス1→1.1→1.2…のように無段階的に増加させる方法であっても構わない。
また、アラーム（警報）は、図示しない操作盤のＣＲＴ画面に警告文の表示をするほか、スピーカーからの警報音やパトライトによる光の点滅によってアラームを発してもよい。また、動力伝達手段はプーリ・ベルト方式として開示したが、ギヤ方式やその他の動力伝達手段を採用しても構わない。
また、立型の固液分離機を使用する効果としては、固液分離機の停止時、横型では内部に水及び固形分が堆積し酸化などの変質の恐れが高いのに対し、立型は停止時、固形分は機外に排出されるので酸化しにくい構造になっている。
さらに、金属粒子は従来９５％の回収率が９９．５％へ、従来２０％の含水率が１０％以下へ向上し、性能がアップした。
また、窒素ガスを供給して機内の空気を置換することにより、分離脱水後に金属粒子が空気の酸素にさらされて酸化することもない。
さらに、水アトマイズ用固液分離機を使用して原液の濃度変化に対応して、むら、むだのない効率のよい運転が可能になり、差速電動機１９の回転を制御して差速の最適化により、例えば７．５ｋｗの差速電動機１９の場合、１時間当り２．２５ｋｗｈの消費電力の低減が可能になり、年間４．５ｔｏｎのＣＯ２の削減に貢献できる。
【符号の説明】
【００３６】
１ 床面（基礎）
２ 架台
２ａ 下ハウジング
２ｂ 上ハウジング
３ 減速機軸
４ 減速機入力軸
５，６ ベアリング
１０ 水アトマイズ用の固液分離機
１１ 回転ボウル
１１ａ テーパ部
１１ｂ 円筒部
１１ｃ 上部端板
１１ｄ 挿管孔
１１ｅ 分離液溢流口
１２ スクリューコンベヤ
１２ａ スクリューコンベヤ軸
１２ｂ スクリューコンベヤ羽根
１３ 固形物排出口
１４ 分離液排出口
１５ 原液供給管
１６ 分流リブ板
１７ 主速電動機
１８ 差速装置
１９ 差速電動機
２０ 制御装置
２１ 電流計
２２ 警報器
Ａ 原液供給口
Ｂ 分離液出口
Ｃ 分離固形物排出口
Ｄ，Ｅ 窒素供給口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部端板（１１ｃ）に接続された円筒部（１１ｂ）および下部のテーパ部（１１ａ）とが立形の円筒状に一体に形成され、上部端板（１１ｃ）に堰板を設けた分離液溢流口（１１ｅ）を有し、回転自在に軸支させた円筒状の回転ボウル（１１）と、
前記回転ボウル（１１）内に同軸に設けられ、差速装置（１８）を介して前記回転ボウル（１１）と差速をもって回転する回転自在のスクリューコンベヤ（１２）と、
前記回転ボウル（１１）の円筒部の上部端板（１１ｃ）の挿管孔（１１ｄ）から軸心部に挿入され、前記円筒部に原液を供給する原液供給管（１５）と、
前記原液供給管（１５）の下端部に連接して回転ボウル（１１）内に、半径方向に設けられた分流リブ板（１６）と、から主要部が構成され、
水アトマイズ法により製造した金属粒子を、水と金属粒子からなる原液から分離脱水する水アトマイズ用の立形固液分離機（１０）であって、
前記差速電動機（１９）の電流値を検出する電流計（２１）と、
前記電流値に対応した所定の差速で前記差速電動機（１９）の回転を自動制御する制御装置（２０）と、
を備えたことを特徴とする水アトマイズ用固液分離機（１０）。
【請求項２】
前記制御装置（２０）による前記差速電動機（１９）の回転の自動制御は、前記差速電動機（１９）の電流値が定格電流の７０％の値までは、差速を４ｍｉｎ−1で保ち、前記電流値が７１〜７５％の値になった場合は差速を、プラス１の５ｍｉｎ−1、前記電流値が７６〜８０％の値になった場合は差速を、プラス２の６ｍｉｎ−1、前記電流値が８１〜８５％の値になった場合は差速を、プラス３の７ｍｉｎ−1、前記電流値が８６〜９０％の値になった場合は差速を、プラス４の８ｍｉｎ−1、前記電流値が９１〜９５％の値になった場合は差速を、プラス５の９ｍｉｎ−1、前記電流値が９６〜１００％の値になった場合は差速を、プラス６の１０ｍｉｎ−1に差速を自動増加させ、それ以下の電流値になった場合は、差速を自動減少させることを特徴とする請求項１に記載の水アトマイズ用固液分離機（１０）。
【請求項３】
前記水アトマイズ用固液分離機（１０）の内部に窒素ガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の水アトマイズ用固液分離機（１０）。
【請求項１】
上部端板（１１ｃ）に接続された円筒部（１１ｂ）および下部のテーパ部（１１ａ）とが立形の円筒状に一体に形成され、上部端板（１１ｃ）に堰板を設けた分離液溢流口（１１ｅ）を有し、回転自在に軸支させた円筒状の回転ボウル（１１）と、
前記回転ボウル（１１）内に同軸に設けられ、差速装置（１８）を介して前記回転ボウル（１１）と差速をもって回転する回転自在のスクリューコンベヤ（１２）と、
前記回転ボウル（１１）の円筒部の上部端板（１１ｃ）の挿管孔（１１ｄ）から軸心部に挿入され、前記円筒部に原液を供給する原液供給管（１５）と、
前記原液供給管（１５）の下端部に連接して回転ボウル（１１）内に、半径方向に設けられた分流リブ板（１６）と、から主要部が構成され、
水アトマイズ法により製造した金属粒子を、水と金属粒子からなる原液から分離脱水する水アトマイズ用の立形固液分離機（１０）であって、
前記差速電動機（１９）の電流値を検出する電流計（２１）と、
前記電流値に対応した所定の差速で前記差速電動機（１９）の回転を自動制御する制御装置（２０）と、
を備えたことを特徴とする水アトマイズ用固液分離機（１０）。
【請求項２】
前記制御装置（２０）による前記差速電動機（１９）の回転の自動制御は、前記差速電動機（１９）の電流値が定格電流の７０％の値までは、差速を４ｍｉｎ−1で保ち、前記電流値が７１〜７５％の値になった場合は差速を、プラス１の５ｍｉｎ−1、前記電流値が７６〜８０％の値になった場合は差速を、プラス２の６ｍｉｎ−1、前記電流値が８１〜８５％の値になった場合は差速を、プラス３の７ｍｉｎ−1、前記電流値が８６〜９０％の値になった場合は差速を、プラス４の８ｍｉｎ−1、前記電流値が９１〜９５％の値になった場合は差速を、プラス５の９ｍｉｎ−1、前記電流値が９６〜１００％の値になった場合は差速を、プラス６の１０ｍｉｎ−1に差速を自動増加させ、それ以下の電流値になった場合は、差速を自動減少させることを特徴とする請求項１に記載の水アトマイズ用固液分離機（１０）。
【請求項３】
前記水アトマイズ用固液分離機（１０）の内部に窒素ガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の水アトマイズ用固液分離機（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２２３７１３（Ｐ２０１２−２２３７１３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４０７９（Ｐ２０１１−９４０７９）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（３９１０１９７０６）日本フローサーブ株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（３９１０１９７０６）日本フローサーブ株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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