流体の供給方法
【課題】高融点金属、セラミック、石炭灰、火山灰などを微粒化する際には、遠心式造粒装置、ガスアトマイズ、水アトマイズ、またはこれらを複合した微細粒子製造装置に電気炉等で溶解、軟化状態の流体状として、電気炉等に付帯するノズルを介して供給することが必要である。しかしながら、高融点材料の温度低下または流体中からの析出物による流体供給ノズルの閉塞により連続操業ができなかった。
【解決手段】本発明は、このノズル閉塞が発生する原因は、たとえば高融点金属を溶解してノズルを介して供給することであることに着目した。つまりは、ノズルを介するときに溶解していなければ閉塞しないことから、トーチによる流体化と微粒化装置との組み合わせを考案した。
【解決手段】本発明は、このノズル閉塞が発生する原因は、たとえば高融点金属を溶解してノズルを介して供給することであることに着目した。つまりは、ノズルを介するときに溶解していなければ閉塞しないことから、トーチによる流体化と微粒化装置との組み合わせを考案した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属または合金あるいはセラミックスなどの微細粒子を製造するにあたって、前記微細粒子の材料を溶融あるいは軟化状態にある流体とし、前記流体を安定的に粒子製造装置に供給する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属または合金あるいはセラミックスなどの微細粒子は、前記微細粒子の材料を溶融あるいは軟化状態に流体化させ、前記流体を一般的にはアトマイズ装置といわれる、水やガスの噴射によって微細化するアトマイズ法、前記流体を円盤上面に一様に均等な膜として拡散させ、前記円盤を回転させることによって生じる遠心力を利用し微細化する回転円盤法などによって製造される公知の技術がある。
【０００３】
前記流体の溶融あるいは軟化には電気炉などが利用され、流体化された材料は取鍋といわれる容器によって移動される。その後、流体の流量を制御するために様々な径に設定されたノズル内を自重によって通過し供給される。
【０００４】
他方、ノズル通過時の流体温度の低下を防止するため、ノズルを誘電コイルが巻きつけられた金属製の本体で覆い常に保温を行う方法（特許文献１参照）や、温度低下を招く取鍋工程を省略した方法（特許文献２参照）が発明されている。
【０００５】
また、特に回転円盤法に至っては、円盤上面に一様に均等な膜を形成する必要があるため、前記膜を形成するべく、ノズルを通過した流体をガスの噴射力を利用して円盤上面に供給する方法も発明されている。（特許文献３参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１４４３８号公報
【特許文献２】特開平７−１０２３０８号公報
【特許文献３】特許第３５１１０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記流体供給方法では溶融あるいは軟化状態化された流体が自重によってノズル内を降下するが、特に微細粒子の製造の場合、ノズル径は極めて狭小となり、前記流体の降下に時間を要するため温度低下による凝固、金属溶湯へのアルミナの析出などでノズルを閉塞させることがしばしば起きる。
【０００８】
このことを解決するべく特許文献１の発明が成されているが、エネルギーの過剰使用や装置の維持管理、あるいは装置の設置に要する費用が大きなものとなってしまい実用的ではない。
【０００９】
また、特許文献２の発明では工程を省略することによる温度低下を防止しているが、アトマイズ装置への供給方法自体を改善したものではないために、材料の特性によっては温度低下が著しく、結果として流体の凝固に至りノズルの閉塞がおきてしまう。
【００１０】
他方、特許文献３の発明ではアトマイズ装置への供給方法に言及しているものの、あくまでも一様で均一な膜厚の形成を目的としてのみで、ガス噴射装置への供給については従来のノズルを通過させる自重落下式でありノズル閉塞の根本的な解決には至っていない。
【００１１】
このノズル閉塞を起こすと、たとえば微細粒子材料は全てが不良となり、さらにはノズルを含めた溶解室の耐火物全体を交換する費用と時間が必要となり、生産性の低下とコストアップが大きな問題となっている。
【００１２】
そこで、本発明では微細粒子の材料となる金属または合金あるいはセラミックス、石炭灰や火山灰の溶融あるいは軟化状態の流体化およびアトマイズ装置への供給を例えばプラズマ溶射装置などのトーチによって流体化と安定供給を同時に行うことが可能となる方法の確立を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明に係る流体の供給方法は、連続して設置される微細粒子製造装置に、材料がプラズマ溶射装置、ガス溶射装置などのトーチによって溶融あるいは軟化状態の流体とし、前記材料が流体化すると同時にトーチより供給される。
【００１４】
好ましくは、微細粒子製造装置は水およびガスの噴射による方法や円盤の回転による方法である。
【００１５】
また好ましくは、溶射装置の方式が材料の溶融あるいは軟化状態の流体への変態に必要な熱量が確保できる方法である。
【００１６】
また好ましくは、材料の形態は粉末、粒状もしくは線状である。
また好ましくは、材料の形態が粉末または粒状の場合、粒度分布、形状、湿度あるいは材質が管理される。
また好ましくは、材料の形態が線状の場合、線径、送り速度、材質が管理される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により高融点金属を含む全ての金属、セラミックさらには石炭灰や火山灰などを、ノズル閉塞を起こすことなく遠心造粒装置、ガスアトマイズ装置、水アトマイズ装置、あるいはこれらを複合した微細粒子製造装置に連続的に供給できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明方法による微細流製造の方法の模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施する最良の形態としては、材料供給装置の供給精度を高めるため、好ましくは球状粒子で、好ましくは粒子のばらつきは１００ミクロン程度とし、好ましくは流動度を管理するため乾燥状態とし粒子状母材料を輸送ガスにより、粒子流量管理バルブを介して供給することで、微細粒製造装置へ供給する流体流量を安定にする。この方法によれば、ノズル閉塞を起こしやすい高融点かつ酸化されやすい金属の数十ミクロン以下の微細球状粒子を得るには最適である。さらには、複数台の母材料供給装置を使用し、この溶融材料供給装置を通し遠心造粒装置で数十ミクロンの粒子を製造した場合には、これまで達成できていない高収率なアトマイズを安定的に達成できた。
プラズマトーチ１に連続して設置された回転円盤状２に流体を供給し遠心力で造粒する遠心式造粒装置を示す。たとえば粒子状で供給された原料３はプラズマ炎４をとおり流体化し、円盤状２でコントロールされてばらつきの少ない粒子５に再造粒される。
【実施例】
【００２０】
溶湯を純Ａｌとした場合において本発明と従来技術との比較を行った。数十ミクロンの粒子を得るには、従来では直径１−３ｍｍ程度のノズルを使用しており、まずは１−３Ｋｇの少量の製造においても、ノズルをヒーターで過熱しても頻繁に閉塞が起こり期待したほどの成果は得られていない。本発明では、２５ｋＷのプラズマ溶射機１を使用して遠心造粒装置２へ１００−２００ミクロンのアルミ粒子３を供給し、従来の２倍以上の高収率で再造粒された微細球状粒子５を１００ｋｇ回収が達成できた。
【表１】
これは高収率として知られている遠心造粒装置へ更なる安定的な溶融材料供給が達成できたことによるもので、粒子径が２０ミクロン以下の微細粒子製造も同様に高収率で得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、研磨スラッジなどの細かな発生物から所望の粒子に大粒化するなど、微細な廃棄物を産業界に必要とされるサイズに加工するなどの用途がある。このようなこれまでに一般的でないニーズに対応できる新しい発想により発明されたものである。
【００２２】
さらには、Ａｌ、Ｔｉなど非常に融点も高く酸化されやすい金属を微細化するには特に有効な手段である。５，０００℃の熱源が得られるプラズマ溶射機を利用すればいかなる金属も溶融し球状化が可能となるし、２０ミクロン以下の微細粒子の連続的な生産が可能になった。
【符号の説明】
【００２３】
１ トーチ
２ 遠心造粒装置の回転円盤
３ 粒子状原料
４ プラズマ炎
５ 再造粒された粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属または合金あるいはセラミックスなどの微細粒子を製造するにあたって、前記微細粒子の材料を溶融あるいは軟化状態にある流体とし、前記流体を安定的に粒子製造装置に供給する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属または合金あるいはセラミックスなどの微細粒子は、前記微細粒子の材料を溶融あるいは軟化状態に流体化させ、前記流体を一般的にはアトマイズ装置といわれる、水やガスの噴射によって微細化するアトマイズ法、前記流体を円盤上面に一様に均等な膜として拡散させ、前記円盤を回転させることによって生じる遠心力を利用し微細化する回転円盤法などによって製造される公知の技術がある。
【０００３】
前記流体の溶融あるいは軟化には電気炉などが利用され、流体化された材料は取鍋といわれる容器によって移動される。その後、流体の流量を制御するために様々な径に設定されたノズル内を自重によって通過し供給される。
【０００４】
他方、ノズル通過時の流体温度の低下を防止するため、ノズルを誘電コイルが巻きつけられた金属製の本体で覆い常に保温を行う方法（特許文献１参照）や、温度低下を招く取鍋工程を省略した方法（特許文献２参照）が発明されている。
【０００５】
また、特に回転円盤法に至っては、円盤上面に一様に均等な膜を形成する必要があるため、前記膜を形成するべく、ノズルを通過した流体をガスの噴射力を利用して円盤上面に供給する方法も発明されている。（特許文献３参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１４４３８号公報
【特許文献２】特開平７−１０２３０８号公報
【特許文献３】特許第３５１１０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記流体供給方法では溶融あるいは軟化状態化された流体が自重によってノズル内を降下するが、特に微細粒子の製造の場合、ノズル径は極めて狭小となり、前記流体の降下に時間を要するため温度低下による凝固、金属溶湯へのアルミナの析出などでノズルを閉塞させることがしばしば起きる。
【０００８】
このことを解決するべく特許文献１の発明が成されているが、エネルギーの過剰使用や装置の維持管理、あるいは装置の設置に要する費用が大きなものとなってしまい実用的ではない。
【０００９】
また、特許文献２の発明では工程を省略することによる温度低下を防止しているが、アトマイズ装置への供給方法自体を改善したものではないために、材料の特性によっては温度低下が著しく、結果として流体の凝固に至りノズルの閉塞がおきてしまう。
【００１０】
他方、特許文献３の発明ではアトマイズ装置への供給方法に言及しているものの、あくまでも一様で均一な膜厚の形成を目的としてのみで、ガス噴射装置への供給については従来のノズルを通過させる自重落下式でありノズル閉塞の根本的な解決には至っていない。
【００１１】
このノズル閉塞を起こすと、たとえば微細粒子材料は全てが不良となり、さらにはノズルを含めた溶解室の耐火物全体を交換する費用と時間が必要となり、生産性の低下とコストアップが大きな問題となっている。
【００１２】
そこで、本発明では微細粒子の材料となる金属または合金あるいはセラミックス、石炭灰や火山灰の溶融あるいは軟化状態の流体化およびアトマイズ装置への供給を例えばプラズマ溶射装置などのトーチによって流体化と安定供給を同時に行うことが可能となる方法の確立を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明に係る流体の供給方法は、連続して設置される微細粒子製造装置に、材料がプラズマ溶射装置、ガス溶射装置などのトーチによって溶融あるいは軟化状態の流体とし、前記材料が流体化すると同時にトーチより供給される。
【００１４】
好ましくは、微細粒子製造装置は水およびガスの噴射による方法や円盤の回転による方法である。
【００１５】
また好ましくは、溶射装置の方式が材料の溶融あるいは軟化状態の流体への変態に必要な熱量が確保できる方法である。
【００１６】
また好ましくは、材料の形態は粉末、粒状もしくは線状である。
また好ましくは、材料の形態が粉末または粒状の場合、粒度分布、形状、湿度あるいは材質が管理される。
また好ましくは、材料の形態が線状の場合、線径、送り速度、材質が管理される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により高融点金属を含む全ての金属、セラミックさらには石炭灰や火山灰などを、ノズル閉塞を起こすことなく遠心造粒装置、ガスアトマイズ装置、水アトマイズ装置、あるいはこれらを複合した微細粒子製造装置に連続的に供給できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明方法による微細流製造の方法の模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施する最良の形態としては、材料供給装置の供給精度を高めるため、好ましくは球状粒子で、好ましくは粒子のばらつきは１００ミクロン程度とし、好ましくは流動度を管理するため乾燥状態とし粒子状母材料を輸送ガスにより、粒子流量管理バルブを介して供給することで、微細粒製造装置へ供給する流体流量を安定にする。この方法によれば、ノズル閉塞を起こしやすい高融点かつ酸化されやすい金属の数十ミクロン以下の微細球状粒子を得るには最適である。さらには、複数台の母材料供給装置を使用し、この溶融材料供給装置を通し遠心造粒装置で数十ミクロンの粒子を製造した場合には、これまで達成できていない高収率なアトマイズを安定的に達成できた。
プラズマトーチ１に連続して設置された回転円盤状２に流体を供給し遠心力で造粒する遠心式造粒装置を示す。たとえば粒子状で供給された原料３はプラズマ炎４をとおり流体化し、円盤状２でコントロールされてばらつきの少ない粒子５に再造粒される。
【実施例】
【００２０】
溶湯を純Ａｌとした場合において本発明と従来技術との比較を行った。数十ミクロンの粒子を得るには、従来では直径１−３ｍｍ程度のノズルを使用しており、まずは１−３Ｋｇの少量の製造においても、ノズルをヒーターで過熱しても頻繁に閉塞が起こり期待したほどの成果は得られていない。本発明では、２５ｋＷのプラズマ溶射機１を使用して遠心造粒装置２へ１００−２００ミクロンのアルミ粒子３を供給し、従来の２倍以上の高収率で再造粒された微細球状粒子５を１００ｋｇ回収が達成できた。
【表１】
これは高収率として知られている遠心造粒装置へ更なる安定的な溶融材料供給が達成できたことによるもので、粒子径が２０ミクロン以下の微細粒子製造も同様に高収率で得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、研磨スラッジなどの細かな発生物から所望の粒子に大粒化するなど、微細な廃棄物を産業界に必要とされるサイズに加工するなどの用途がある。このようなこれまでに一般的でないニーズに対応できる新しい発想により発明されたものである。
【００２２】
さらには、Ａｌ、Ｔｉなど非常に融点も高く酸化されやすい金属を微細化するには特に有効な手段である。５，０００℃の熱源が得られるプラズマ溶射機を利用すればいかなる金属も溶融し球状化が可能となるし、２０ミクロン以下の微細粒子の連続的な生産が可能になった。
【符号の説明】
【００２３】
１ トーチ
２ 遠心造粒装置の回転円盤
３ 粒子状原料
４ プラズマ炎
５ 再造粒された粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料をトーチによって溶融あるいは軟化状態の流体とし、前記材料が流体化すると同時に、トーチより連続して設置される微細粒子製造装置に供給する流体の供給方法。
【請求項２】
前記微細粒子製造装置が水およびガスの噴射による方法、円盤の回転による方法またはそれらの複合方法とする請求項１に記載される流体の供給方法。
【請求項３】
前記トーチの方式が材料の溶融あるいは軟化状態の流体への変態に必要な熱量が確保できる方法とする請求項１または請求項２のいずれかに記載される流体の供給方法。
【請求項４】
前記材料の形態が粒状もしくは線状である請求項１または請求項３のいずれかに記載される流体の供給方法。
【請求項１】
材料をトーチによって溶融あるいは軟化状態の流体とし、前記材料が流体化すると同時に、トーチより連続して設置される微細粒子製造装置に供給する流体の供給方法。
【請求項２】
前記微細粒子製造装置が水およびガスの噴射による方法、円盤の回転による方法またはそれらの複合方法とする請求項１に記載される流体の供給方法。
【請求項３】
前記トーチの方式が材料の溶融あるいは軟化状態の流体への変態に必要な熱量が確保できる方法とする請求項１または請求項２のいずれかに記載される流体の供給方法。
【請求項４】
前記材料の形態が粒状もしくは線状である請求項１または請求項３のいずれかに記載される流体の供給方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−２５５０２０（Ｐ２０１０−２５５０２０Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０３５１３（Ｐ２００９−１０３５１３）
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（５０１３８３０３７）アイケイケイ・ショット株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（５０１３８３０３７）アイケイケイ・ショット株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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