金属粉末製造装置
【課題】ガスアトマイズ法を用いて高品質な金属粉末を長期に亘って製造することができる金属粉末製造装置を提供すること。
【解決手段】金属粉末製造装置１は、溶融金属Ｑを流下させる溶融金属供給部２と、溶融金属供給部２の下方に設置された筒状体３と、溶融金属供給部２から供給された溶融金属Ｑに向けて気体を噴射する気体噴射部５と、筒状体３の内周面に沿って冷却液層Ｓ１を形成するように冷却液Ｓを流出させる冷却液流出部４とを有し、溶融金属供給部２から流下した溶融金属Ｑに気体噴射部５から噴射した気体Ｇを衝突させることにより、溶融金属Ｑを多数の液滴Ｑ１とするとともに、多数の液滴Ｑ１を冷却液層Ｓ１に衝突させ冷却固化させて、金属粉末Ｒを製造するものであって、筒状体３は、その軸線が鉛直方向に向くように設置されている。
【解決手段】金属粉末製造装置１は、溶融金属Ｑを流下させる溶融金属供給部２と、溶融金属供給部２の下方に設置された筒状体３と、溶融金属供給部２から供給された溶融金属Ｑに向けて気体を噴射する気体噴射部５と、筒状体３の内周面に沿って冷却液層Ｓ１を形成するように冷却液Ｓを流出させる冷却液流出部４とを有し、溶融金属供給部２から流下した溶融金属Ｑに気体噴射部５から噴射した気体Ｇを衝突させることにより、溶融金属Ｑを多数の液滴Ｑ１とするとともに、多数の液滴Ｑ１を冷却液層Ｓ１に衝突させ冷却固化させて、金属粉末Ｒを製造するものであって、筒状体３は、その軸線が鉛直方向に向くように設置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆるガスアトマイズ法を用いて金属粉末を製造する金属粉末製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１にかかる金属粉末製造装置は、溶融金属を流下させる溶湯ノズルが形成された原料容器と、この原料容器の下方に配設された冷却容器と、冷却容器の内周面に沿って冷却液層を形成する冷却液供給手段と、流下した溶融金属に向けてガスを噴射する高圧ガス噴射手段とを備えている。
【０００３】
このような金属粉末製造装置では、原料容器から流下した溶融金属に高圧ガス噴射手段から噴射されたガスを衝突させることにより、当該溶融金属を多数の溶滴とするとともに、その多数の溶滴を冷却液層に衝突させ冷却固化させ、これにより、金属粉末を製造する。
かかる金属粉末製造装置では、冷却容器が円筒状をなしその軸線が鉛直方向に対して傾斜するように配設されている。また、冷却液供給手段は、冷却容器の内周面の接線方向に向けて冷却液を噴射し、冷却液を冷却容器の内周面に沿って旋回させながら流下させることにより、冷却液層を形成している。このような冷却液層を用いることで、溶滴を急冷し、高機能性の金属粉末を製造することができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１にかかる金属粉末製造装置では、冷却容器がその軸線が鉛直方向に対して傾斜するように設置されているため、冷却容器の内周面に沿って冷却液層を形成するためには冷却液を周方向に数多く旋回させなければならず、冷却容器の軸線方向における冷却液の流速は比較的低いものとなってしまう。
そのため、得られた金属粉末が冷却容器内の冷却液層中に滞留しやすい。その結果、滞留した金属粉末と冷却容器との接触により冷却容器が摩耗し、耐久性の低下を招くこととなる。特に、このような金属粉末の滞留は、冷却容器内に段差が設けられている場合に顕著である。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８０８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ガスアトマイズ法を用いて高品質な金属粉末を長期に亘って製造することができる金属粉末製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の金属粉末製造装置は、溶融金属を流下させる溶融金属供給部と、
前記溶融金属供給部の下方に設置された筒状体と、
前記溶融金属供給部から供給された溶融金属に向けて気体を噴射する気体噴射部と、
前記筒状体の内周面に沿って冷却液層を形成するように冷却液を流出させる冷却液流出部とを有し、
前記溶融金属供給部から流下した溶融金属に前記気体噴射部から噴射した気体を衝突させることにより、当該溶融金属を多数の液滴とするとともに、該多数の液滴を前記冷却液層に衝突させ冷却固化させて、金属粉末を製造する金属粉末製造装置であって、
前記筒状体は、その軸線が鉛直方向に向くように設置されていることを特徴とする。
これにより、筒状体内での冷却液の下方への移動速度（流速）を高めつつ、筒状体の内周面に沿って冷却液層を形成することができる。そのため、得られた金属粉末を冷却液の下方への流れにより迅速に筒状体の外部へ排出することができる。その結果、得られた金属粉末と筒状体との接触による筒状体の摩耗を低減することができる。
このようなことから、本発明の金属粉末製造装置によれば、ガスアトマイズ法を用いて高品質な金属粉末を長期に亘って製造することができる。
【０００８】
本発明の金属粉末製造装置では、前記冷却液流出部は、前記筒状体の内周に沿って設けられた複数の冷却液流出口を備えることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、冷却液層の厚さを筒状体の周方向に亘って均一化することができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記筒状体の上端部付近に設けられた蓋部材を有しており、前記冷却液流出部は、前記蓋部材に設けられていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、筒状体の上端部から下端部に亘って冷却液層を形成することができる。また、比較的簡単な構成で、冷却液流出部からの冷却液の流出方向を下方に向けることで、冷却液を筒状体の上側から下側へ安定して流すことができる。
【０００９】
本発明の金属粉末製造装置では、前記冷却液流出部は、前記筒状体の上端部に設けられていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、筒状体の上端部から下端部に亘って冷却液層を形成することができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記冷却液流出部は、前記筒状体の軸線に平行な方向に向けて前記冷却液を流出させることにより、前記冷却液を前記筒状体の内周面に沿って軸線に平行な方向に流れさせて、前記冷却液層を形成するように構成されていることが好ましい。
これにより、冷却液の下方への流速を高めることができる。
【００１０】
本発明の金属粉末製造装置では、前記冷却液流出部は、前記筒状体の内周面の接線方向に向けて前記冷却液を流出させることにより、前記冷却液を前記筒状体の内周面に沿って周方向に旋回させて、前記冷却液層を形成するように構成されていることが好ましい。
これにより、冷却液の流れを安定化することができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記気体噴射部は、前記筒状体の軸線に平行に流下した前記溶融金属に対し前記気体を衝突させることで、前記多数の液滴を前記筒状体の軸線に対して傾斜した方向に向けて飛翔させることが好ましい。
これにより、多数の液滴を冷却液層に比較的簡単かつ確実に衝突させることができる。
【００１１】
本発明の金属粉末製造装置では、前記気体噴射部は、流下した前記溶融金属に気体を第１の流速および第１の流量で噴射する第１の気体噴射口と、流下した前記溶融金属に前記第１の気体噴射口とは反対側から気体を前記第１の流速より遅い第２の流速および前記第１の流量よりも少ない第２の流量で噴射する第２の気体噴射口とを備えることが好ましい。
これにより、多数の液滴をその広がりを抑えつつ筒状体の軸線に対して傾斜する方向に飛翔させることができる。
【００１２】
本発明の金属粉末製造装置では、前記気体噴射部は、流下した前記溶融金属と前記気体噴射部から噴射した気体との衝突位置が前記筒状体の軸線に対し前記多数の液滴と前記冷却液層との衝突位置側にずれて配置されていることが好ましい。
これにより、多数の液滴をその広がりを抑えつつ冷却液層に衝突させることができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記筒状体の内周面には、前記冷却液層の厚さを調整する厚さ調整部材が設けられていることが好ましい。
これにより、冷却液層の厚さの均一化を図ることができる。このような厚さ調整部材が設けられている場合でも、冷却液の下方への流速が速いため、筒状体内での金属粉末の滞留を防止し、金属粉末との接触による筒状体の損傷を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の金属粉末製造装置ついて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の金属粉末製造装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の金属粉末製造装置の第１実施形態を示す模式図（縦断面図）、図２は、図１に示す金属粉末製造装置に備えられた気体噴射部を示す斜視図、図３は、図２に示す気体噴射部の部分拡大縦断面図である。なお、以下の説明では、図１ないし図３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１４】
図１に示す金属粉末製造装置１は、溶融金属Ｑをアトマイズ法（ガスアトマイズ法）により粉末化して、多数の金属粉末Ｒを得るものである。この金属粉末製造装置１は、溶融金属Ｑを供給する溶融金属供給部（タンディシュ）２と、溶融金属供給部２の下方に設けられた筒状体（冷却容器）３と、筒状体３内に冷却液Ｓを流出させる冷却液流出部４と、流下する溶融金属Ｑに向けて気体Ｇを噴射する気体噴射部（ノズル）５とを有している。
以下、各部の構成について説明する。
【００１５】
図１に示すように、溶融金属供給部２は、有底筒状をなす部分を有している。この溶融金属供給部２の内部空間（内腔部）には、製造すべき金属粉末の原材料を溶融した溶融金属Ｑが一時的に収納される。このような溶融金属供給部２は、例えば、黒鉛、窒化珪素等の耐火性材料で構成されている。また、溶融金属供給部２の外周には、溶融金属Ｑを加熱・保温するための誘導コイル６が設けられている。
【００１６】
溶融金属Ｑは、いかなる元素を含んでいてもよく、例えば、ＴｉおよびＡｌの少なくとも一方を含んでいるものも用いることができる。これらの元素は活性が高く、これらの元素を含む溶融金属Ｑは、短時間の空気との接触により、容易に酸化して酸化膜を形成してしまい、微細化することが困難とされている。金属粉末製造装置１は、後述するように気体噴射部５が噴射する気体Ｇとして不活性ガスを用いることで、このような溶融金属Ｑをも容易に粉末化することができる。
【００１７】
また、溶融金属供給部２の底部の中央部には、吐出口２１が設けられている。この吐出口２１からは、溶融金属供給部２内の溶融金属Ｑが下方に向かって自然落下により吐出される。
このような溶融金属供給部２の下方には、筒状体３が設けられている。
筒状体３は、円筒状をなし、その軸線が鉛直方向を向くように設置されている。
この筒状体３は、後述するように、気体噴射部５からの気体Ｇにより溶融金属Ｑを分断（飛散）させて形成された多数の液滴（溶滴）Ｑ１が供給されるとともに、その多数の液滴Ｑ１を冷却液流出部４からの冷却液Ｓにより形成された冷却液層Ｓ１で冷却するためのものである。
【００１８】
このような筒状体３の上側（上端部付近）には、環状の蓋部材７が設けられている。この蓋部材７上には、蓋部材７の中央部の開口を通じて筒状体３内に気体Ｇを噴射し得るように気体噴射部５が設けられている。また、蓋部材７には、その周方向に沿って冷却液流出部４が設けられている。
冷却液流出部４は、蓋部材７の周方向に沿ってほぼ等間隔で並設された複数の冷却液流出口４１で構成されている。
【００１９】
各冷却液流出口４１は、下方に向けて開口しており、筒状体３の内周面に沿って下方に冷却液Ｓ（本実施形態では水）を流出（吐出）する。特に、本実施形態では、各冷却液流出口４１は、冷却液Ｓを筒状体３の軸線に平行な方向に向けて流出するように構成されている。なお、冷却液Ｓは、還元剤等の添加剤が添加されていてもよい。
このように各冷却液流出口４１を構成することで、冷却液流出部４が筒状体３の軸線に平行な方向に向けて冷却液Ｓを流出させることにより、冷却液Ｓを筒状体３の軸線に平行な方向に流れさせて冷却液層Ｓ１を形成する。これにより、冷却液層Ｓ１中での冷却液Ｓの下方への流速を高めることができる。
【００２０】
なお、各冷却液流出口４１は、筒状体３の軸線に対し傾斜する方向に冷却液Ｓを流出するようにしてもよい。また、複数の冷却液流出口４１に代えて、冷却液流出部４は、筒状体３の内周面に沿うように環状をなし下方に向けて開口するスリットで構成されていてもよい。
また、図示しないが、各冷却液流出口４１には、冷却液供給管を介して冷却液タンクが接続され、当該冷却液供給管の途中には、ポンプが設けられている。これにより、ポンプを作動させることで、冷却タンク内の冷却液Ｓを冷却液供給管を介して各冷却液流出口４１に供給し、加圧された冷却液Ｓが各冷却液流出口４１から流出（噴射）される。
【００２１】
各冷却液流出口４１から流出した冷却液Ｓは、筒状体３の内周面に沿って下方に流れる。これにより、冷却液Ｓで構成される冷却液層Ｓ１が筒状体３の内周面に沿って形成される。このとき、前述したように筒状体３はその軸線が鉛直方向を向くように設置されているため、筒状体３内での冷却液Ｓの下方への移動速度（流速）を高めつつ、筒状体３の内周面に沿って冷却液層Ｓ１を形成することができる。そのため、後述するようにして得られた金属粉末Ｒを冷却液Ｓの下方への流れにより迅速に筒状体３の外部へ排出することができる。その結果、得られた金属粉末Ｒと筒状体３との接触による筒状体３の摩耗を低減することができる。
【００２２】
また、冷却液流出部４は、前述したように筒状体３の内周に沿って設けられた複数の冷却液流出口４１を備えているため、比較的簡単に、冷却液層Ｓ１の厚さを筒状体３の周方向に亘って均一化することができる。
また、冷却液流出部４は、蓋部材７に設けられているので、比較的簡単な構成で、筒状体３の上端部から下端部に亘って冷却液層Ｓ１を形成することができる。
また、冷却液流出部４からの冷却液Ｓの流出方向を下方に向けることで、冷却液Ｓを筒状体３の上側から下側へ安定して流すことができる。
以上説明したような冷却液流出部４の内側には、気体噴射部（ガスジェットノズル）５が設けられている。
【００２３】
気体噴射部５は、図１に示すように、前述した溶融金属供給部２の吐出口２１と同軸上に設けられた溶湯ノズル５１と、溶湯ノズル５１の外周に沿って設けられたガス室５２と、ガス室５２に連通する複数の気体噴射口５３とを備えている。
溶湯ノズル５１は、鉛直方向に上下に貫通するように形成された溶湯ノズル孔５１１を有している。また、溶湯ノズル５１は、耐火材で構成されている。
【００２４】
このような溶湯ノズル５１は、前述した溶融金属供給部２の吐出口２１から流下した溶融金属Ｑを一旦受け止め、溶融金属Ｑを溶湯ノズル孔５１１を通じて筒状体３内へ流下させる。溶湯ノズル孔５１１を通過した溶融金属Ｑの横断面形状および横断面積は、溶湯ノズル孔５１１の横断面積および横断面形状に応じたものとなる。
このような溶湯ノズル５１の外周側には、その周方向に沿って環状をなすガス室５２が設けられている。このガス室５２には、外部から図示しないガス供給管を介して、高圧の気体Ｇが供給されるようになっている。
【００２５】
気体Ｇとしては、溶融金属Ｑの酸化を防止することができるものであれば特に限定されないが、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス、アンモニア分解ガス等の還元性ガス等を用いることができる。
このようなガス室５２の下側には、その周方向に沿って並設された複数の気体噴射口５３が設けられている。各気体噴射口５３は、前述したガス室５２に連通しており、気体Ｇを噴射するようになっている。
【００２６】
本実施形態では、複数の気体噴射口５３は、図２に示すように、溶湯ノズル５１の軸線を中心とする同一円周上に設けられている。特に、複数の気体噴射口５３は、図１および図２中左側に設けられた複数の第１の気体噴射口５３１と、図１および図２中右側（すなわち第１の気体噴射口５３１とは反対側）に設けられた複数の第２の気体噴射口５３２とで構成されている。
【００２７】
このような複数の気体噴射口５３（複数の第１の気体噴射口５３１および複数の第２の気体噴射口５３２）は、これらの下方における溶湯ノズル５１の軸線Ｌｃ上のほぼ同位置に向けて気体Ｇを噴射するように形成されている。
各第１の気体噴射口（主気体噴射口）５３１は、流下した溶融金属Ｑに気体Ｇを第１の流速および第１の流量で噴射するように構成されている。そして、複数の第１の気体噴射口５３１は、各第１の気体噴射部５３１からの気体Ｇの噴射により主分断用のガス流ｊ１を生じさせる。
【００２８】
一方、各第２の気体噴射口（補助気体噴射口）５３２は、流下した溶融金属Ｑに第１の気体噴射口５３１とは反対側から気体Ｇを前記第１の流速より遅い第２の流速および前記第１の流量よりも少ない第２の流量で噴射するように構成されている。本実施形態では、各第２の気体噴射口５３２の横断面積は、各第１の気体噴射口５３１の横断面積よりも小さくなっている。そして、複数の第２の気体噴射口５３２は各第２の気体噴射部５３２からの気体Ｇを噴射により補助分断用のガス流ｊ２を生じさせる。
【００２９】
このような複数の第１の気体噴射口５３１および複数の第２の気体噴射口５３２で複数の気体噴射口を構成することで、気体噴射部５は、筒状体３の軸線に平行に流下した溶融金属Ｑに対し気体Ｇを衝突させることで、多数の液滴Ｑ１を筒状体３の軸線に対して傾斜した方向に向けて飛翔させることができる。これにより、多数の液滴Ｑ１を冷却液層Ｓ１に比較的簡単かつ確実に衝突させることができる。
【００３０】
より具体的に説明すると、ガス室５２に所定の圧力で圧縮された気体Ｇが供給されると、図３に示すように、各第１の気体噴射口５３１および各第２の気体噴射口５３２から気体Ｇが噴射される。これにより、複数の第１の気体噴射口５３１から噴射された気体Ｇによりガス流ｊ１が形成されるとともに、複数の第２の気体噴射口５３２から噴射された気体Ｇによりガス流ｊ２が形成される。これらのガス流ｊ１、ｊ２は、溶湯ノズル５１の下端よりやや下側の位置における溶湯ノズル孔５１１の軸線上で互いに交差する。
【００３１】
このとき、各第２の気体噴射口５３２の横断面積が各第１の気体噴射口５３１の横断面積よりも小さいので、流路抵抗差により、ガス流ｊ２の流速および流量がガス流ｊ１の流速および流量よりも小さくなる。
その結果、図３に示すように、ガス流ｊ１は、ガス流ｊ２と交わった後、やや広がりを生じてその噴射方向に沿う流れを維持する。一方、ガス流ｊ２は、ガス流ｊ１と交わることによって、ガス流ｊ１の噴射方向に沿うように流れる方向が変化し、ガス流ｊ１と一体化される。
このようにして、気体噴射部５は、溶湯ノズル５１を囲う円周上に配置された複数の気体噴射口５３のそれぞれから気体Ｇが噴射されるものの、これらのガス流が溶湯ノズル孔５１１の軸線上で交わることで、円錐状の拡がりを全周にわたって生じることなく、溶湯ノズル孔５１１の軸線に対して片側に気体Ｇを噴射することができる。
【００３２】
一方、溶湯ノズル５１の溶湯ノズル孔５１１から流下した溶融金属Ｑは、ガス流ｊ１とガス流ｊ２との交差点付近で、これらに衝突し、分断されて複数の液滴Ｑ１となる。複数の液滴Ｑ１は、ガス流ｊ２と一体化したガス流ｊ１によって、冷却液層Ｓ１に向けて飛翔する。そして、複数の液滴Ｑ１は、冷却液層Ｓ１に衝突し、さらに分断され微細化されるとともに冷却固化され、これにより、金属粉末Ｒ（複数の金属粒子）が得られる。
このようにして、流下した溶融金属Ｑは、気体Ｇのガス流ｊ１、ｊ２によって分断されて複数の液滴Ｑ１となるととともに、当該複数の液滴Ｑ１を効率的に冷却液層Ｓ１に衝突させて冷却固化させることができる。
【００３３】
また、筒状体３の下側には、その内周面に、冷却液層Ｓ１の厚さを調整するリング状の厚さ調整部材８が設けられている。このような厚さ調整部材８は、筒状体３の下端部で冷却液Ｓの下方への流速を低下させることで、冷却液層Ｓ１の厚さの均一化を図ることができる。このような厚さ調整部材８が設けられている場合でも、前述したように筒状体３がその軸線が鉛直方向に向くように設置されていて、冷却液Ｓの下方への流速が速いため、筒状体３内での金属粉末Ｒの滞留を防止し、金属粉末Ｒとの接触による筒状体３の損傷を低減することができる。
【００３４】
また、筒状体３の下端には、金属粉末Ｒを冷却液Ｓとともに排出するための排出管９が接続されている。この排出管９は、筒状体３の下端付近から下側に向けて収斂する部分を有している。また、この排出管９は、図示しない回収タンクに接続されている。
回収された金属粉末Ｒと冷却液Ｓとの混合物は、脱液装置を用いて、冷却液Ｓを除去することで金属粉末Ｒが分離される。分離された金属粉末Ｒは、乾燥装置を用いて、乾燥される。
【００３５】
以上説明したような金属粉末製造装置１によれば、筒状体３内での冷却液Ｓの下方への移動速度（流速）を高めつつ、筒状体３の内周面に沿って冷却液層Ｓ１を形成することができる。そのため、得られた金属粉末Ｒを冷却液Ｓの下方への流れにより迅速に筒状体３の外部へ排出することができる。その結果、得られた金属粉末Ｒと筒状体３との接触による筒状体３の摩耗を低減することができる。
このようなことから、本発明の金属粉末製造装置１によれば、ガスアトマイズ法を用いて高品質な金属粉末Ｒを長期に亘って製造することができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の金属粉末製造装置の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の金属粉末製造装置の第２実施形態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図４中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第２実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００３７】
本実施形態の金属粉末製造装置１Ａは、筒状体３の設置位置が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
金属粉末製造装置１Ａは、図４に示すように、気体噴射部５の溶湯ノズル５１の軸線Ｌｃが筒状体３の軸線Ｌに対し図中右側となるように、筒状体３が設置されている。
すなわち、気体噴射部５は、溶融金属供給部２から流下した溶融金属Ｑと気体噴射部５から噴射した気体Ｇとの衝突位置が筒状体３の軸線Ｌに対し多数の液滴Ｑ１と冷却液層Ｓ１との衝突位置側にずれて配置されている。
【００３８】
これにより、溶融金属供給部２から流下した溶融金属Ｑと気体噴射部５から噴射した気体Ｇとの衝突位置と、多数の液滴Ｑ１と冷却液層Ｓ１との衝突位置との間の距離を小さくすることができる。その結果、溶融金属供給部２から流下した溶融金属Ｑと気体噴射部５から噴射した気体Ｇとの衝突位置からの多数の液滴Ｑ１をその広がりを抑えつつ冷却液層Ｓ１に衝突させることができる。
【００３９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の金属粉末製造装置の第３実施形態について説明する。
図５は、本発明の金属粉末製造装置の第３実施形態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第３実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００４０】
本実施形態の金属粉末製造装置１Ｂは、冷却液流出部の設置位置および構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
金属粉末製造装置１Ｂは、筒状体３の上端部に、筒冷却液流出部４Ｂが設けられている。
冷却液流出部４Ｂは、筒状体３の内周に沿って設けられた複数の冷却液流出口４１Ｂで構成されている。
各冷却液流出口４１Ｂ、筒状体３の内周面の接線方向に向けて冷却液Ｓを流出させることにより、冷却液Ｓを筒状体３の周方向に旋回させて、冷却液層Ｓ１を形成する。
このように構成された冷却液流出部４Ｂによっても、比較的簡単な構成で、筒状体３の上端部から下端部に亘って冷却液層Ｓ１を形成することができる。
【００４１】
特に、冷却液流出部４Ｂが前述したように冷却液Ｓの旋回流を形成させるので、筒状体３内での冷却液Ｓの流れを安定化することができる。また、前述したように筒状体３はその軸線が鉛直方向を向くように設置されているため、筒状体３内での冷却液Ｓの旋回回数を抑えつつ、筒状体３の内周面に沿って、冷却効果の高い冷却液層Ｓ１を形成することができる。例えば、筒状体を傾斜させて設置する従来構造に比し、１／５〜１／１０程度の旋回回数で、冷却液Ｓを流すことができる。
以上、本発明の金属粉末製造装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、金属粉末製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の金属粉末製造装置の第１実施形態を示す模式図（縦断面図）である。
【図２】図１に示す金属粉末製造装置に備えられた気体噴射部を示す斜視図である。
【図３】図２に示す気体噴射部の部分拡大縦断面図である。
【図４】本発明の金属粉末製造装置の第２実施形態を示す模式図（縦断面図）である。
【図５】本発明の金属粉末製造装置の第３実施形態を示す模式図（縦断面図）である。
【符号の説明】
【００４３】
１、１Ａ、１Ｂ……金属粉末製造装置 ２……溶融金属供給部 ２１……吐出口 ３……筒状体 ４、４Ｂ……冷却液流出部 ４１、４１Ｂ……冷却液流出口 ５……気体噴射部 ５１……溶湯ノズル ５１１……溶湯ノズル孔 ５２……ガス室 ５３……気体噴射口 ５３１……第１の気体噴射口 ５３２……第２の気体噴射口 ６……誘導コイル ７……蓋部材 ８……厚さ調整部材 ９……排出管 Ｌｃ、Ｌ……軸線 ｊ１、ｊ２……ガス流 Ｓ……冷却液 Ｓ１……冷却液層 Ｇ……気体 Ｑ……溶融金属 Ｑ１……液滴 Ｒ……金属粉末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆるガスアトマイズ法を用いて金属粉末を製造する金属粉末製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１にかかる金属粉末製造装置は、溶融金属を流下させる溶湯ノズルが形成された原料容器と、この原料容器の下方に配設された冷却容器と、冷却容器の内周面に沿って冷却液層を形成する冷却液供給手段と、流下した溶融金属に向けてガスを噴射する高圧ガス噴射手段とを備えている。
【０００３】
このような金属粉末製造装置では、原料容器から流下した溶融金属に高圧ガス噴射手段から噴射されたガスを衝突させることにより、当該溶融金属を多数の溶滴とするとともに、その多数の溶滴を冷却液層に衝突させ冷却固化させ、これにより、金属粉末を製造する。
かかる金属粉末製造装置では、冷却容器が円筒状をなしその軸線が鉛直方向に対して傾斜するように配設されている。また、冷却液供給手段は、冷却容器の内周面の接線方向に向けて冷却液を噴射し、冷却液を冷却容器の内周面に沿って旋回させながら流下させることにより、冷却液層を形成している。このような冷却液層を用いることで、溶滴を急冷し、高機能性の金属粉末を製造することができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１にかかる金属粉末製造装置では、冷却容器がその軸線が鉛直方向に対して傾斜するように設置されているため、冷却容器の内周面に沿って冷却液層を形成するためには冷却液を周方向に数多く旋回させなければならず、冷却容器の軸線方向における冷却液の流速は比較的低いものとなってしまう。
そのため、得られた金属粉末が冷却容器内の冷却液層中に滞留しやすい。その結果、滞留した金属粉末と冷却容器との接触により冷却容器が摩耗し、耐久性の低下を招くこととなる。特に、このような金属粉末の滞留は、冷却容器内に段差が設けられている場合に顕著である。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８０８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ガスアトマイズ法を用いて高品質な金属粉末を長期に亘って製造することができる金属粉末製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の金属粉末製造装置は、溶融金属を流下させる溶融金属供給部と、
前記溶融金属供給部の下方に設置された筒状体と、
前記溶融金属供給部から供給された溶融金属に向けて気体を噴射する気体噴射部と、
前記筒状体の内周面に沿って冷却液層を形成するように冷却液を流出させる冷却液流出部とを有し、
前記溶融金属供給部から流下した溶融金属に前記気体噴射部から噴射した気体を衝突させることにより、当該溶融金属を多数の液滴とするとともに、該多数の液滴を前記冷却液層に衝突させ冷却固化させて、金属粉末を製造する金属粉末製造装置であって、
前記筒状体は、その軸線が鉛直方向に向くように設置されていることを特徴とする。
これにより、筒状体内での冷却液の下方への移動速度（流速）を高めつつ、筒状体の内周面に沿って冷却液層を形成することができる。そのため、得られた金属粉末を冷却液の下方への流れにより迅速に筒状体の外部へ排出することができる。その結果、得られた金属粉末と筒状体との接触による筒状体の摩耗を低減することができる。
このようなことから、本発明の金属粉末製造装置によれば、ガスアトマイズ法を用いて高品質な金属粉末を長期に亘って製造することができる。
【０００８】
本発明の金属粉末製造装置では、前記冷却液流出部は、前記筒状体の内周に沿って設けられた複数の冷却液流出口を備えることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、冷却液層の厚さを筒状体の周方向に亘って均一化することができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記筒状体の上端部付近に設けられた蓋部材を有しており、前記冷却液流出部は、前記蓋部材に設けられていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、筒状体の上端部から下端部に亘って冷却液層を形成することができる。また、比較的簡単な構成で、冷却液流出部からの冷却液の流出方向を下方に向けることで、冷却液を筒状体の上側から下側へ安定して流すことができる。
【０００９】
本発明の金属粉末製造装置では、前記冷却液流出部は、前記筒状体の上端部に設けられていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、筒状体の上端部から下端部に亘って冷却液層を形成することができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記冷却液流出部は、前記筒状体の軸線に平行な方向に向けて前記冷却液を流出させることにより、前記冷却液を前記筒状体の内周面に沿って軸線に平行な方向に流れさせて、前記冷却液層を形成するように構成されていることが好ましい。
これにより、冷却液の下方への流速を高めることができる。
【００１０】
本発明の金属粉末製造装置では、前記冷却液流出部は、前記筒状体の内周面の接線方向に向けて前記冷却液を流出させることにより、前記冷却液を前記筒状体の内周面に沿って周方向に旋回させて、前記冷却液層を形成するように構成されていることが好ましい。
これにより、冷却液の流れを安定化することができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記気体噴射部は、前記筒状体の軸線に平行に流下した前記溶融金属に対し前記気体を衝突させることで、前記多数の液滴を前記筒状体の軸線に対して傾斜した方向に向けて飛翔させることが好ましい。
これにより、多数の液滴を冷却液層に比較的簡単かつ確実に衝突させることができる。
【００１１】
本発明の金属粉末製造装置では、前記気体噴射部は、流下した前記溶融金属に気体を第１の流速および第１の流量で噴射する第１の気体噴射口と、流下した前記溶融金属に前記第１の気体噴射口とは反対側から気体を前記第１の流速より遅い第２の流速および前記第１の流量よりも少ない第２の流量で噴射する第２の気体噴射口とを備えることが好ましい。
これにより、多数の液滴をその広がりを抑えつつ筒状体の軸線に対して傾斜する方向に飛翔させることができる。
【００１２】
本発明の金属粉末製造装置では、前記気体噴射部は、流下した前記溶融金属と前記気体噴射部から噴射した気体との衝突位置が前記筒状体の軸線に対し前記多数の液滴と前記冷却液層との衝突位置側にずれて配置されていることが好ましい。
これにより、多数の液滴をその広がりを抑えつつ冷却液層に衝突させることができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記筒状体の内周面には、前記冷却液層の厚さを調整する厚さ調整部材が設けられていることが好ましい。
これにより、冷却液層の厚さの均一化を図ることができる。このような厚さ調整部材が設けられている場合でも、冷却液の下方への流速が速いため、筒状体内での金属粉末の滞留を防止し、金属粉末との接触による筒状体の損傷を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の金属粉末製造装置ついて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の金属粉末製造装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の金属粉末製造装置の第１実施形態を示す模式図（縦断面図）、図２は、図１に示す金属粉末製造装置に備えられた気体噴射部を示す斜視図、図３は、図２に示す気体噴射部の部分拡大縦断面図である。なお、以下の説明では、図１ないし図３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１４】
図１に示す金属粉末製造装置１は、溶融金属Ｑをアトマイズ法（ガスアトマイズ法）により粉末化して、多数の金属粉末Ｒを得るものである。この金属粉末製造装置１は、溶融金属Ｑを供給する溶融金属供給部（タンディシュ）２と、溶融金属供給部２の下方に設けられた筒状体（冷却容器）３と、筒状体３内に冷却液Ｓを流出させる冷却液流出部４と、流下する溶融金属Ｑに向けて気体Ｇを噴射する気体噴射部（ノズル）５とを有している。
以下、各部の構成について説明する。
【００１５】
図１に示すように、溶融金属供給部２は、有底筒状をなす部分を有している。この溶融金属供給部２の内部空間（内腔部）には、製造すべき金属粉末の原材料を溶融した溶融金属Ｑが一時的に収納される。このような溶融金属供給部２は、例えば、黒鉛、窒化珪素等の耐火性材料で構成されている。また、溶融金属供給部２の外周には、溶融金属Ｑを加熱・保温するための誘導コイル６が設けられている。
【００１６】
溶融金属Ｑは、いかなる元素を含んでいてもよく、例えば、ＴｉおよびＡｌの少なくとも一方を含んでいるものも用いることができる。これらの元素は活性が高く、これらの元素を含む溶融金属Ｑは、短時間の空気との接触により、容易に酸化して酸化膜を形成してしまい、微細化することが困難とされている。金属粉末製造装置１は、後述するように気体噴射部５が噴射する気体Ｇとして不活性ガスを用いることで、このような溶融金属Ｑをも容易に粉末化することができる。
【００１７】
また、溶融金属供給部２の底部の中央部には、吐出口２１が設けられている。この吐出口２１からは、溶融金属供給部２内の溶融金属Ｑが下方に向かって自然落下により吐出される。
このような溶融金属供給部２の下方には、筒状体３が設けられている。
筒状体３は、円筒状をなし、その軸線が鉛直方向を向くように設置されている。
この筒状体３は、後述するように、気体噴射部５からの気体Ｇにより溶融金属Ｑを分断（飛散）させて形成された多数の液滴（溶滴）Ｑ１が供給されるとともに、その多数の液滴Ｑ１を冷却液流出部４からの冷却液Ｓにより形成された冷却液層Ｓ１で冷却するためのものである。
【００１８】
このような筒状体３の上側（上端部付近）には、環状の蓋部材７が設けられている。この蓋部材７上には、蓋部材７の中央部の開口を通じて筒状体３内に気体Ｇを噴射し得るように気体噴射部５が設けられている。また、蓋部材７には、その周方向に沿って冷却液流出部４が設けられている。
冷却液流出部４は、蓋部材７の周方向に沿ってほぼ等間隔で並設された複数の冷却液流出口４１で構成されている。
【００１９】
各冷却液流出口４１は、下方に向けて開口しており、筒状体３の内周面に沿って下方に冷却液Ｓ（本実施形態では水）を流出（吐出）する。特に、本実施形態では、各冷却液流出口４１は、冷却液Ｓを筒状体３の軸線に平行な方向に向けて流出するように構成されている。なお、冷却液Ｓは、還元剤等の添加剤が添加されていてもよい。
このように各冷却液流出口４１を構成することで、冷却液流出部４が筒状体３の軸線に平行な方向に向けて冷却液Ｓを流出させることにより、冷却液Ｓを筒状体３の軸線に平行な方向に流れさせて冷却液層Ｓ１を形成する。これにより、冷却液層Ｓ１中での冷却液Ｓの下方への流速を高めることができる。
【００２０】
なお、各冷却液流出口４１は、筒状体３の軸線に対し傾斜する方向に冷却液Ｓを流出するようにしてもよい。また、複数の冷却液流出口４１に代えて、冷却液流出部４は、筒状体３の内周面に沿うように環状をなし下方に向けて開口するスリットで構成されていてもよい。
また、図示しないが、各冷却液流出口４１には、冷却液供給管を介して冷却液タンクが接続され、当該冷却液供給管の途中には、ポンプが設けられている。これにより、ポンプを作動させることで、冷却タンク内の冷却液Ｓを冷却液供給管を介して各冷却液流出口４１に供給し、加圧された冷却液Ｓが各冷却液流出口４１から流出（噴射）される。
【００２１】
各冷却液流出口４１から流出した冷却液Ｓは、筒状体３の内周面に沿って下方に流れる。これにより、冷却液Ｓで構成される冷却液層Ｓ１が筒状体３の内周面に沿って形成される。このとき、前述したように筒状体３はその軸線が鉛直方向を向くように設置されているため、筒状体３内での冷却液Ｓの下方への移動速度（流速）を高めつつ、筒状体３の内周面に沿って冷却液層Ｓ１を形成することができる。そのため、後述するようにして得られた金属粉末Ｒを冷却液Ｓの下方への流れにより迅速に筒状体３の外部へ排出することができる。その結果、得られた金属粉末Ｒと筒状体３との接触による筒状体３の摩耗を低減することができる。
【００２２】
また、冷却液流出部４は、前述したように筒状体３の内周に沿って設けられた複数の冷却液流出口４１を備えているため、比較的簡単に、冷却液層Ｓ１の厚さを筒状体３の周方向に亘って均一化することができる。
また、冷却液流出部４は、蓋部材７に設けられているので、比較的簡単な構成で、筒状体３の上端部から下端部に亘って冷却液層Ｓ１を形成することができる。
また、冷却液流出部４からの冷却液Ｓの流出方向を下方に向けることで、冷却液Ｓを筒状体３の上側から下側へ安定して流すことができる。
以上説明したような冷却液流出部４の内側には、気体噴射部（ガスジェットノズル）５が設けられている。
【００２３】
気体噴射部５は、図１に示すように、前述した溶融金属供給部２の吐出口２１と同軸上に設けられた溶湯ノズル５１と、溶湯ノズル５１の外周に沿って設けられたガス室５２と、ガス室５２に連通する複数の気体噴射口５３とを備えている。
溶湯ノズル５１は、鉛直方向に上下に貫通するように形成された溶湯ノズル孔５１１を有している。また、溶湯ノズル５１は、耐火材で構成されている。
【００２４】
このような溶湯ノズル５１は、前述した溶融金属供給部２の吐出口２１から流下した溶融金属Ｑを一旦受け止め、溶融金属Ｑを溶湯ノズル孔５１１を通じて筒状体３内へ流下させる。溶湯ノズル孔５１１を通過した溶融金属Ｑの横断面形状および横断面積は、溶湯ノズル孔５１１の横断面積および横断面形状に応じたものとなる。
このような溶湯ノズル５１の外周側には、その周方向に沿って環状をなすガス室５２が設けられている。このガス室５２には、外部から図示しないガス供給管を介して、高圧の気体Ｇが供給されるようになっている。
【００２５】
気体Ｇとしては、溶融金属Ｑの酸化を防止することができるものであれば特に限定されないが、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス、アンモニア分解ガス等の還元性ガス等を用いることができる。
このようなガス室５２の下側には、その周方向に沿って並設された複数の気体噴射口５３が設けられている。各気体噴射口５３は、前述したガス室５２に連通しており、気体Ｇを噴射するようになっている。
【００２６】
本実施形態では、複数の気体噴射口５３は、図２に示すように、溶湯ノズル５１の軸線を中心とする同一円周上に設けられている。特に、複数の気体噴射口５３は、図１および図２中左側に設けられた複数の第１の気体噴射口５３１と、図１および図２中右側（すなわち第１の気体噴射口５３１とは反対側）に設けられた複数の第２の気体噴射口５３２とで構成されている。
【００２７】
このような複数の気体噴射口５３（複数の第１の気体噴射口５３１および複数の第２の気体噴射口５３２）は、これらの下方における溶湯ノズル５１の軸線Ｌｃ上のほぼ同位置に向けて気体Ｇを噴射するように形成されている。
各第１の気体噴射口（主気体噴射口）５３１は、流下した溶融金属Ｑに気体Ｇを第１の流速および第１の流量で噴射するように構成されている。そして、複数の第１の気体噴射口５３１は、各第１の気体噴射部５３１からの気体Ｇの噴射により主分断用のガス流ｊ１を生じさせる。
【００２８】
一方、各第２の気体噴射口（補助気体噴射口）５３２は、流下した溶融金属Ｑに第１の気体噴射口５３１とは反対側から気体Ｇを前記第１の流速より遅い第２の流速および前記第１の流量よりも少ない第２の流量で噴射するように構成されている。本実施形態では、各第２の気体噴射口５３２の横断面積は、各第１の気体噴射口５３１の横断面積よりも小さくなっている。そして、複数の第２の気体噴射口５３２は各第２の気体噴射部５３２からの気体Ｇを噴射により補助分断用のガス流ｊ２を生じさせる。
【００２９】
このような複数の第１の気体噴射口５３１および複数の第２の気体噴射口５３２で複数の気体噴射口を構成することで、気体噴射部５は、筒状体３の軸線に平行に流下した溶融金属Ｑに対し気体Ｇを衝突させることで、多数の液滴Ｑ１を筒状体３の軸線に対して傾斜した方向に向けて飛翔させることができる。これにより、多数の液滴Ｑ１を冷却液層Ｓ１に比較的簡単かつ確実に衝突させることができる。
【００３０】
より具体的に説明すると、ガス室５２に所定の圧力で圧縮された気体Ｇが供給されると、図３に示すように、各第１の気体噴射口５３１および各第２の気体噴射口５３２から気体Ｇが噴射される。これにより、複数の第１の気体噴射口５３１から噴射された気体Ｇによりガス流ｊ１が形成されるとともに、複数の第２の気体噴射口５３２から噴射された気体Ｇによりガス流ｊ２が形成される。これらのガス流ｊ１、ｊ２は、溶湯ノズル５１の下端よりやや下側の位置における溶湯ノズル孔５１１の軸線上で互いに交差する。
【００３１】
このとき、各第２の気体噴射口５３２の横断面積が各第１の気体噴射口５３１の横断面積よりも小さいので、流路抵抗差により、ガス流ｊ２の流速および流量がガス流ｊ１の流速および流量よりも小さくなる。
その結果、図３に示すように、ガス流ｊ１は、ガス流ｊ２と交わった後、やや広がりを生じてその噴射方向に沿う流れを維持する。一方、ガス流ｊ２は、ガス流ｊ１と交わることによって、ガス流ｊ１の噴射方向に沿うように流れる方向が変化し、ガス流ｊ１と一体化される。
このようにして、気体噴射部５は、溶湯ノズル５１を囲う円周上に配置された複数の気体噴射口５３のそれぞれから気体Ｇが噴射されるものの、これらのガス流が溶湯ノズル孔５１１の軸線上で交わることで、円錐状の拡がりを全周にわたって生じることなく、溶湯ノズル孔５１１の軸線に対して片側に気体Ｇを噴射することができる。
【００３２】
一方、溶湯ノズル５１の溶湯ノズル孔５１１から流下した溶融金属Ｑは、ガス流ｊ１とガス流ｊ２との交差点付近で、これらに衝突し、分断されて複数の液滴Ｑ１となる。複数の液滴Ｑ１は、ガス流ｊ２と一体化したガス流ｊ１によって、冷却液層Ｓ１に向けて飛翔する。そして、複数の液滴Ｑ１は、冷却液層Ｓ１に衝突し、さらに分断され微細化されるとともに冷却固化され、これにより、金属粉末Ｒ（複数の金属粒子）が得られる。
このようにして、流下した溶融金属Ｑは、気体Ｇのガス流ｊ１、ｊ２によって分断されて複数の液滴Ｑ１となるととともに、当該複数の液滴Ｑ１を効率的に冷却液層Ｓ１に衝突させて冷却固化させることができる。
【００３３】
また、筒状体３の下側には、その内周面に、冷却液層Ｓ１の厚さを調整するリング状の厚さ調整部材８が設けられている。このような厚さ調整部材８は、筒状体３の下端部で冷却液Ｓの下方への流速を低下させることで、冷却液層Ｓ１の厚さの均一化を図ることができる。このような厚さ調整部材８が設けられている場合でも、前述したように筒状体３がその軸線が鉛直方向に向くように設置されていて、冷却液Ｓの下方への流速が速いため、筒状体３内での金属粉末Ｒの滞留を防止し、金属粉末Ｒとの接触による筒状体３の損傷を低減することができる。
【００３４】
また、筒状体３の下端には、金属粉末Ｒを冷却液Ｓとともに排出するための排出管９が接続されている。この排出管９は、筒状体３の下端付近から下側に向けて収斂する部分を有している。また、この排出管９は、図示しない回収タンクに接続されている。
回収された金属粉末Ｒと冷却液Ｓとの混合物は、脱液装置を用いて、冷却液Ｓを除去することで金属粉末Ｒが分離される。分離された金属粉末Ｒは、乾燥装置を用いて、乾燥される。
【００３５】
以上説明したような金属粉末製造装置１によれば、筒状体３内での冷却液Ｓの下方への移動速度（流速）を高めつつ、筒状体３の内周面に沿って冷却液層Ｓ１を形成することができる。そのため、得られた金属粉末Ｒを冷却液Ｓの下方への流れにより迅速に筒状体３の外部へ排出することができる。その結果、得られた金属粉末Ｒと筒状体３との接触による筒状体３の摩耗を低減することができる。
このようなことから、本発明の金属粉末製造装置１によれば、ガスアトマイズ法を用いて高品質な金属粉末Ｒを長期に亘って製造することができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の金属粉末製造装置の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の金属粉末製造装置の第２実施形態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図４中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第２実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００３７】
本実施形態の金属粉末製造装置１Ａは、筒状体３の設置位置が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
金属粉末製造装置１Ａは、図４に示すように、気体噴射部５の溶湯ノズル５１の軸線Ｌｃが筒状体３の軸線Ｌに対し図中右側となるように、筒状体３が設置されている。
すなわち、気体噴射部５は、溶融金属供給部２から流下した溶融金属Ｑと気体噴射部５から噴射した気体Ｇとの衝突位置が筒状体３の軸線Ｌに対し多数の液滴Ｑ１と冷却液層Ｓ１との衝突位置側にずれて配置されている。
【００３８】
これにより、溶融金属供給部２から流下した溶融金属Ｑと気体噴射部５から噴射した気体Ｇとの衝突位置と、多数の液滴Ｑ１と冷却液層Ｓ１との衝突位置との間の距離を小さくすることができる。その結果、溶融金属供給部２から流下した溶融金属Ｑと気体噴射部５から噴射した気体Ｇとの衝突位置からの多数の液滴Ｑ１をその広がりを抑えつつ冷却液層Ｓ１に衝突させることができる。
【００３９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の金属粉末製造装置の第３実施形態について説明する。
図５は、本発明の金属粉末製造装置の第３実施形態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第３実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００４０】
本実施形態の金属粉末製造装置１Ｂは、冷却液流出部の設置位置および構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
金属粉末製造装置１Ｂは、筒状体３の上端部に、筒冷却液流出部４Ｂが設けられている。
冷却液流出部４Ｂは、筒状体３の内周に沿って設けられた複数の冷却液流出口４１Ｂで構成されている。
各冷却液流出口４１Ｂ、筒状体３の内周面の接線方向に向けて冷却液Ｓを流出させることにより、冷却液Ｓを筒状体３の周方向に旋回させて、冷却液層Ｓ１を形成する。
このように構成された冷却液流出部４Ｂによっても、比較的簡単な構成で、筒状体３の上端部から下端部に亘って冷却液層Ｓ１を形成することができる。
【００４１】
特に、冷却液流出部４Ｂが前述したように冷却液Ｓの旋回流を形成させるので、筒状体３内での冷却液Ｓの流れを安定化することができる。また、前述したように筒状体３はその軸線が鉛直方向を向くように設置されているため、筒状体３内での冷却液Ｓの旋回回数を抑えつつ、筒状体３の内周面に沿って、冷却効果の高い冷却液層Ｓ１を形成することができる。例えば、筒状体を傾斜させて設置する従来構造に比し、１／５〜１／１０程度の旋回回数で、冷却液Ｓを流すことができる。
以上、本発明の金属粉末製造装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、金属粉末製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の金属粉末製造装置の第１実施形態を示す模式図（縦断面図）である。
【図２】図１に示す金属粉末製造装置に備えられた気体噴射部を示す斜視図である。
【図３】図２に示す気体噴射部の部分拡大縦断面図である。
【図４】本発明の金属粉末製造装置の第２実施形態を示す模式図（縦断面図）である。
【図５】本発明の金属粉末製造装置の第３実施形態を示す模式図（縦断面図）である。
【符号の説明】
【００４３】
１、１Ａ、１Ｂ……金属粉末製造装置 ２……溶融金属供給部 ２１……吐出口 ３……筒状体 ４、４Ｂ……冷却液流出部 ４１、４１Ｂ……冷却液流出口 ５……気体噴射部 ５１……溶湯ノズル ５１１……溶湯ノズル孔 ５２……ガス室 ５３……気体噴射口 ５３１……第１の気体噴射口 ５３２……第２の気体噴射口 ６……誘導コイル ７……蓋部材 ８……厚さ調整部材 ９……排出管 Ｌｃ、Ｌ……軸線 ｊ１、ｊ２……ガス流 Ｓ……冷却液 Ｓ１……冷却液層 Ｇ……気体 Ｑ……溶融金属 Ｑ１……液滴 Ｒ……金属粉末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を流下させる溶融金属供給部と、
前記溶融金属供給部の下方に設置された筒状体と、
前記溶融金属供給部から供給された溶融金属に向けて気体を噴射する気体噴射部と、
前記筒状体の内周面に沿って冷却液層を形成するように冷却液を流出させる冷却液流出部とを有し、
前記溶融金属供給部から流下した溶融金属に前記気体噴射部から噴射した気体を衝突させることにより、当該溶融金属を多数の液滴とするとともに、該多数の液滴を前記冷却液層に衝突させ冷却固化させて、金属粉末を製造する金属粉末製造装置であって、
前記筒状体は、その軸線が鉛直方向に向くように設置されていることを特徴とする金属粉末製造装置。
【請求項２】
前記冷却液流出部は、前記筒状体の内周に沿って設けられた複数の冷却液流出口を備える請求項１に記載の金属粉末製造装置。
【請求項３】
前記筒状体の上端部付近に設けられた蓋部材を有しており、前記冷却液流出部は、前記蓋部材に設けられている請求項１または２に記載の金属粉末製造装置。
【請求項４】
前記冷却液流出部は、前記筒状体の上端部に設けられている請求項１または２に記載の金属粉末製造装置。
【請求項５】
前記冷却液流出部は、前記筒状体の軸線に平行な方向に向けて前記冷却液を流出させることにより、前記冷却液を前記筒状体の内周面に沿って軸線に平行な方向に流れさせて、前記冷却液層を形成するように構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
【請求項６】
前記冷却液流出部は、前記筒状体の内周面の接線方向に向けて前記冷却液を流出させることにより、前記冷却液を前記筒状体の内周面に沿って周方向に旋回させて、前記冷却液層を形成するように構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
【請求項７】
前記気体噴射部は、前記筒状体の軸線に平行に流下した前記溶融金属に対し前記気体を衝突させることで、前記多数の液滴を前記筒状体の軸線に対して傾斜した方向に向けて飛翔させる請求項１ないし６のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
【請求項８】
前記気体噴射部は、流下した前記溶融金属に気体を第１の流速および第１の流量で噴射する第１の気体噴射口と、流下した前記溶融金属に前記第１の気体噴射口とは反対側から気体を前記第１の流速より遅い第２の流速および前記第１の流量よりも少ない第２の流量で噴射する第２の気体噴射口とを備える請求項７に記載の金属粉末製造装置。
【請求項９】
前記気体噴射部は、流下した前記溶融金属と前記気体噴射部から噴射した気体との衝突位置が前記筒状体の軸線に対し前記多数の液滴と前記冷却液層との衝突位置側にずれて配置されている請求項７または８に記載の金属粉末製造装置。
【請求項１０】
前記筒状体の内周面には、前記冷却液層の厚さを調整する厚さ調整部材が設けられている請求項１ないし９のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
【請求項１】
溶融金属を流下させる溶融金属供給部と、
前記溶融金属供給部の下方に設置された筒状体と、
前記溶融金属供給部から供給された溶融金属に向けて気体を噴射する気体噴射部と、
前記筒状体の内周面に沿って冷却液層を形成するように冷却液を流出させる冷却液流出部とを有し、
前記溶融金属供給部から流下した溶融金属に前記気体噴射部から噴射した気体を衝突させることにより、当該溶融金属を多数の液滴とするとともに、該多数の液滴を前記冷却液層に衝突させ冷却固化させて、金属粉末を製造する金属粉末製造装置であって、
前記筒状体は、その軸線が鉛直方向に向くように設置されていることを特徴とする金属粉末製造装置。
【請求項２】
前記冷却液流出部は、前記筒状体の内周に沿って設けられた複数の冷却液流出口を備える請求項１に記載の金属粉末製造装置。
【請求項３】
前記筒状体の上端部付近に設けられた蓋部材を有しており、前記冷却液流出部は、前記蓋部材に設けられている請求項１または２に記載の金属粉末製造装置。
【請求項４】
前記冷却液流出部は、前記筒状体の上端部に設けられている請求項１または２に記載の金属粉末製造装置。
【請求項５】
前記冷却液流出部は、前記筒状体の軸線に平行な方向に向けて前記冷却液を流出させることにより、前記冷却液を前記筒状体の内周面に沿って軸線に平行な方向に流れさせて、前記冷却液層を形成するように構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
【請求項６】
前記冷却液流出部は、前記筒状体の内周面の接線方向に向けて前記冷却液を流出させることにより、前記冷却液を前記筒状体の内周面に沿って周方向に旋回させて、前記冷却液層を形成するように構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
【請求項７】
前記気体噴射部は、前記筒状体の軸線に平行に流下した前記溶融金属に対し前記気体を衝突させることで、前記多数の液滴を前記筒状体の軸線に対して傾斜した方向に向けて飛翔させる請求項１ないし６のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
【請求項８】
前記気体噴射部は、流下した前記溶融金属に気体を第１の流速および第１の流量で噴射する第１の気体噴射口と、流下した前記溶融金属に前記第１の気体噴射口とは反対側から気体を前記第１の流速より遅い第２の流速および前記第１の流量よりも少ない第２の流量で噴射する第２の気体噴射口とを備える請求項７に記載の金属粉末製造装置。
【請求項９】
前記気体噴射部は、流下した前記溶融金属と前記気体噴射部から噴射した気体との衝突位置が前記筒状体の軸線に対し前記多数の液滴と前記冷却液層との衝突位置側にずれて配置されている請求項７または８に記載の金属粉末製造装置。
【請求項１０】
前記筒状体の内周面には、前記冷却液層の厚さを調整する厚さ調整部材が設けられている請求項１ないし９のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−９０４１０（Ｐ２０１０−９０４１０Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５９０３３（Ｐ２００８−２５９０３３）
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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