2023-68428 ガスアトマイズ用ノズル及びこれを用いたガスアトマイズ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023068428

(43)【公開日】2023-05-17

(54)【発明の名称】ガスアトマイズ用ノズル及びこれを用いたガスアトマイズ装置

(51)【国際特許分類】

   B22F 9/08 20060101AFI20230510BHJP

   B05B 7/08 20060101ALI20230510BHJP

【ＦＩ】

B22F9/08 A

B05B7/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021179549

(22)【出願日】2021-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】吉村 一樹

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 和也

(72)【発明者】

【氏名】倉田 直人

【テーマコード（参考）】

4F033

4K017

【Ｆターム（参考）】

4F033QA08

4F033QB02Y

4F033QB03X

4F033QB13Y

4F033QB19

4F033QD02

4F033QD03

4F033QD19

4F033QD25

4F033QE14

4F033QF15Y

4K017EB07

4K017FA09

4K017FA15

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ガスノズルと溶湯管との間に生じる隙間への、噴射ガスの侵入を低減し、溶湯管の閉塞を抑制する。
【解決手段】溶湯管７が挿入される孔部８ｅを備えるガスノズル本体８ａと、前記孔部８ｅの周りに沿って配置されると共に前記孔部８ｅの中心線に対し所定の傾斜角で設けられ、高圧ガスを噴射するためのガス流路を形成する環状のスリット８ｄと、前記スリット８ｄに連通し、スリット８ｄに高圧ガスを供給する環状のバッファ空間８ｃと、前記バッファ空間８ｃに高圧ガスを供給するガス供給部９を備え、前記溶湯管７が挿入される前記孔部８ｅの下端を、前記スリット８ｄの噴射口位置８ｇよりも噴射ガスの流れ方向下流側に位置させると共に、前記孔部８ｅを形成しているガスノズル本体８ａの内径側下端部には切り欠き８ｈが設けられ、この切り欠き８ｈは前記噴射口位置８ｇよりも下流側に位置しているガスアトマイズ用ノズル８。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶湯管が挿入される孔部を備えるガスノズル本体と、前記孔部の周りに沿って配置されると共に前記孔部の中心線に対し所定の傾斜角で設けられ、高圧ガスを噴射するためのガス流路を形成する環状のスリットと、前記スリットに連通し、スリットに高圧ガスを供給する環状のバッファ空間と、前記バッファ空間に高圧ガスを供給するガス供給部を備え、
前記溶湯管が挿入される前記孔部の下端を、前記スリットの噴射口位置よりも噴射ガスの流れ方向下流側に位置させると共に、
前記孔部を形成しているガスノズル本体の内径側下端部には切り欠きが設けられ、この切り欠きは前記噴射口位置よりも下流側に位置していることを特徴とするガスアトマイズ用ノズル。

【請求項2】

請求項１に記載のガスアトマイズ用ノズルにおいて、
前記孔部の中心線に対する前記スリットの傾斜角は、２０～３０度であることを特徴とするガスアトマイズ用ノズル。

【請求項3】

請求項１に記載のガスアトマイズ用ノズルにおいて、
前記ガス供給部は、前記ガスノズル本体の外周部に、等間隔に複数設けられ、各ガス供給部は環状の前記バッファ空間に対し、高圧ガスを垂直方向から供給するように構成されていることを特徴とするガスアトマイズ用ノズル。

【請求項4】

請求項３に記載のガスアトマイズ用ノズルにおいて、
前記ガス供給部は、前記ガスノズル本体の外周部に周方向に二カ所設けられていることを特徴とするガスアトマイズ用ノズル。

【請求項5】

請求項１に記載のガスアトマイズ用ノズルにおいて、
前記切り欠きの幅をＷ、前記スリットの出口幅をＷｓとしたとき、
Ｗ／Ｗｓ＝０．１～０．６
に構成していることを特徴とするガスアトマイズ用ノズル。

【請求項6】

請求項１に記載のガスアトマイズ用ノズルにおいて、
前記ガスノズル本体における孔部の下端側内面には凹凸溝が形成されていることを特徴とするガスアトマイズ用ノズル。

【請求項7】

溶湯管が挿入される孔部を備えるガスノズル本体と、前記孔部の周りに沿って配置されると共に前記孔部の中心線に対し所定の傾斜角で設けられ、高圧ガスを噴射する環状のスリットと、前記スリットに連通し、スリットに高圧ガスを供給する環状のバッファ空間と、前記バッファ空間に高圧ガスを供給するガス供給部を備え、
前記ガスノズル本体における孔部の下端側内面には凹凸溝が形成されていることを特徴とするガスアトマイズ用ノズル。

【請求項8】

請求項７に記載のガスアトマイズ用ノズルにおいて、
前記孔部の下端は、前記スリットの噴射口位置よりも噴射ガスの流れ方向下流側に位置していることを特徴とするガスアトマイズ用ノズル。

【請求項9】

請求項７に記載のガスアトマイズ用ノズルにおいて、
前記孔部を形成しているガスノズル本体の内径側下端部には切り欠きが設けられていることを特徴とするガスアトマイズ用ノズル。

【請求項10】

溶解槽と、該溶解槽の下部に設けられた噴霧槽と、前記溶解槽の内部に設けられ金属の溶湯を貯留する溶湯貯留容器と、前記溶湯貯留容器内の溶湯を前記噴霧槽内に流下させる溶湯管と、前記溶湯管から流下する溶湯に向けて高圧ガスを噴射するガスアトマイズ用ノズルを備え、溶湯管から流下する溶湯を微細化して金属粉末を製造するガスアトマイズ装置であって、
前記ガスアトマイズ用ノズルとして、請求項１～９の何れか一項に記載のガスアトマイズ用ノズルを使用していることを特徴とするガスアトマイズ装置。

【請求項11】

請求項１０に記載のガスアトマイズ装置において、
前記ガスノズル本体の孔部を貫通して設置された前記溶湯管の先端側の外周面はテーパ面に構成され、
環状の前記スリットは、下部側ほど径が小さくなる円錐状に形成されており、このスリットは前記溶湯管の中心線に対して所定の角度で傾斜し、
前記スリットにより形成されるガス流路の内径側の面と、前記溶湯管の先端側のテーパ面とは、同一の傾斜角に構成されて同一の軸線上に存在するように構成し、
前記溶湯管と前記ガスノズル本体との間に形成される隙間の開口部は、前記スリットの噴射口位置よりも噴射ガスの流れ方向下流側に位置するよう構成していることを特徴とするガスアトマイズ装置。

【請求項12】

請求項１０に記載のガスアトマイズ装置において、
前記ガス供給部には、アトマイズ用の高圧ガスを供給するガス供給管が接続され、このガス供給管は前記バッファ空間の外周側を形成しているガスノズルの壁面の接線方向に対して垂直方向に設置されていることを特徴とするガスアトマイズ装置。

【請求項13】

請求項１２に記載のガスアトマイズ装置において、
前記ガス供給管はガスノズルの外周部に、周方向に等間隔に二か所接続されていることを特徴とするガスアトマイズ装置。

【請求項14】

請求項１０に記載のガスアトマイズ装置において、
前記溶湯管の下部側の前記ガスノズル本体の孔部と対向する外周面には凹凸溝が形成されていることを特徴とするガスアトマイズ装置。

【請求項15】

請求項１４に記載のガスアトマイズ装置において、
前記ガスノズル本体における孔部の下端側内面には、前記溶湯管に形成された前記凹凸溝と対向する位置に凹凸溝が形成されていることを特徴とするガスアトマイズ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶湯ノズルから金属の溶湯を流下させ、流下途中の溶湯にガス噴射ノズルからガスを噴射して、溶湯を急冷粉状化し、金属粉末を製造するためのガスアトマイズ用ノズル及びこれを用いたガスアトマイズ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

金属の溶湯を流下させる溶湯管と、この溶湯管の外周側に位置し、溶湯管からの溶湯流に向けて高圧ガスを噴射するガスアトマイズ用ノズル（以下、ガスノズルともいう）と、ガスノズルに高圧ガスを供給する環状のガス供給室とを有し、溶湯をガスアトマイズにより微細化して金属粉末を製造するガスアトマイズ装置が知られている。このガスアトマイズ装置においては、操業中に噴射ガスにより溶湯が冷却され、溶湯管の先端に溶湯（溶融金属）が凝固して固着することがある。この固着した溶湯により溶湯管の出口が閉塞してしまうことがある。

【0003】

この種の従来技術としては、特開２００１－１３１６１３号公報（特許文献１）に記載のものなどがある。この特許文献１のものでは、ガスノズル及び溶湯管の形状を工夫し、ガス流の衝突による上向きの吹上流を抑制して、溶湯管出口の閉塞を防止することが記載されている。また、ガスノズルと溶湯管との間に隙間を形成し、ガスノズルと溶湯管を非接触として、ガスノズル内部のガス流及び噴射ガス流によって溶湯管が冷却されることにより生じる溶湯管出口の閉塞を抑制することが記載されている。

【0004】

上記特許文献１のものにおいては、ガス流の衝突による吹上流を抑制することで溶湯管出口の閉塞を防止しているが、吹上流を抑制すると、コンファインド型のガスアトマイズ装置では、その特徴の一つである溶湯管先端面での液膜形成がされ難くなり、高い微粒化性能を得ることが困難になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１－１３１６１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１のものでは、ガスノズルと溶湯管の間に隙間を形成し、ガスノズルと溶湯管を非接触とすることで、噴射ガスによる溶湯管の冷却を抑制し、溶湯管出口での閉塞を抑制している。しかし、ガスノズルと溶湯管の間に隙間がある場合、その隙間が流路となって噴射ガスの一部が侵入し、そのガスにより溶湯管が冷却されて、溶湯管の閉塞を逆に促進するという課題がある。

【0007】

本発明の目的は、ガスノズルと溶湯管との間に生じる隙間への噴射ガスの侵入を低減して溶湯管の閉塞を抑制することのできるガスアトマイズ用ノズル及びこれを用いたガスアトマイズ装置を得ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、溶湯管が挿入される孔部を備えるガスノズル本体と、前記孔部の周りに沿って配置されると共に前記孔部の中心線に対し所定の傾斜角で設けられ、高圧ガスを噴射するためのガス流路を形成する環状のスリットと、前記スリットに連通し、スリットに高圧ガスを供給する環状のバッファ空間と、前記バッファ空間に高圧ガスを供給するガス供給部を備え、前記溶湯管が挿入される前記孔部の下端を、前記スリットの噴射口位置よりも噴射ガスの流れ方向下流側に位置させると共に、前記孔部を形成しているガスノズル本体の内径側下端部には切り欠きが設けられ、この切り欠きは前記噴射口位置よりも下流側に位置しているガスアトマイズ用ノズルにある。

【0009】

本発明の他の特徴は、溶湯管が挿入される孔部を備えるガスノズル本体と、前記孔部の周りに沿って配置されると共に前記孔部の中心線に対し所定の傾斜角で設けられ、高圧ガスを噴射する環状のスリットと、前記スリットに連通し、スリットに高圧ガスを供給する環状のバッファ空間と、前記バッファ空間に高圧ガスを供給するガス供給部を備え、前記ガスノズル本体における孔部の下端側内面には凹凸溝が形成されているガスアトマイズ用ノズルにある。

【0010】

本発明の更に他の特徴は、溶解槽と、該溶解槽の下部に設けられた噴霧槽と、前記溶解槽の内部に設けられ金属の溶湯を貯留する溶湯貯留容器と、前記溶湯貯留容器内の溶湯を前記噴霧槽内に流下させる溶湯管と、前記溶湯管から流下する溶湯に向けて高圧ガスを噴射するガスアトマイズ用ノズルを備え、溶湯管から流下する溶湯を微細化して金属粉末を製造するガスアトマイズ装置であって、前記ガスアトマイズ用ノズルとして、本発明のガスアトマイズ用ノズルを使用していることにある。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ガスノズルと溶湯管との間に生じる隙間への噴射ガスの侵入を低減して溶湯管の閉塞を抑制することのできるガスアトマイズ用ノズル及びこれを用いたガスアトマイズ装置を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明のガスアトマイズ用ノズルの実施例１を示す断面図である。

【図2】図１のII－II線矢視断面図である。

【図3】従来のガスアトマイズ用ノズルの一例を説明する要部断面図である。

【図4】図１に示すガスアトマイズ用ノズルにおけるガス流れ場及び溶湯流れ場を説明する要部断面図である。

【図5】図１のＶ－Ｖ線矢視断面図で、ガスアトマイズ用ノズルにおけるスリット上流のガス流れ場を説明する図である。

【図6】図１のガスアトマイズ用ノズルを用いたガスアトマイズ装置の例を示す全体構成図である。

【図7】本発明のガスアトマイズ用ノズルの実施例２を示す要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明のガスアトマイズ用ノズル及びこれを用いたガスアトマイズ装置の具体的実施例を、図面を用いて説明する。

【実施例0014】

本発明のガスアトマイズ用ノズル及びこれを用いたガスアトマイズ装置の実施例１を、図１から図６を用いて以下説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
図１は本発明のガスアトマイズ用ノズルの実施例１を示す断面図、図２は図１のＩＩ－ＩＩ線矢視断面図、図３は従来のガスアトマイズ用ノズルの一例を説明する要部断面図、図４は図１に示すガスアトマイズ用ノズルにおけるガス流れ場及び溶湯流れ場を説明する要部断面図、図５は図１のＶ－Ｖ線矢視断面図で、ガスアトマイズ用ノズルにおけるスリット上流のガス流れ場を説明する図、図６は図１のガスアトマイズ用ノズルを用いたガスアトマイズ装置の例を示す全体構成図である。

【0015】

本実施例で示すガスアトマイズ用ノズルは、金属または合金の溶湯にガスを吹き付けて微細な金属粉末を製造するガスアトマイズ装置に使用されるもので、一般的にコンファインド型と呼ばれるノズルであり、金属からなるガスノズル本体と、セラミックからなる溶湯管等により構成されている。

【0016】

まず、本実施例１のガスアトマイズ用ノズルを説明する前に、図６を用いて本実施例１のガスアトマイズ用ノズルを用いたガスアトマイズ装置の全体構成を説明する。
図６において、ガスアトマイズ装置１は、溶解槽２、該溶解槽２の下部に設けられた噴霧槽３、該噴霧槽３の下部に設けられた粉末回収部４等を備えている。前記溶解槽２の内部には金属の溶湯（溶融金属）５を貯留するタンデッシュ（溶湯貯留容器）６が設けられ、前記溶湯５は前記タンデッシュ６の底部中央に設けられた溶湯管７から下方の噴霧槽３内に流下するように構成されている。

【0017】

また、前記溶湯管７の下部外周部には、前記溶湯管７から流下する溶湯に向けて高圧ガスを噴射するガスアトマイズ用ノズル８が設けられており、このガスアトマイズ用ノズル８にはガス供給管９が１本以上接続されて、このガス供給管９からアトマイズ用の高圧の不活性ガス１０がガスアトマイズ用ノズル８に供給される。溶湯管７から流下する溶湯（溶融金属）に向けて高圧ガスを吹き付けることにより、溶湯（溶融金属）を微細化して金属粉末を製造する。即ち、溶湯に高圧ガスを噴射することにより、溶湯は瞬間的に液滴化と冷却が行われ、溶湯から金属粉末が生成される。

【0018】

生成された金属粉末のうち、粒径の大きな粗粉末は、粉末回収部４の中央底部に設けられた粗粉末の回収部１１に溜められ、粒径の小さい微粉末は粉末回収部４から微粉末回収導管１２等を介して外部の微粉末回収部（図示せず）で回収される。

【0019】

なお、図６では、前記ガス供給管９を１本のみ示しているが、ガスアトマイズ用ノズルの周囲に２本以上設けることが好ましい。また、前記溶解槽２や噴霧槽３の内部は不活性ガスの雰囲気とされている。

【0020】

次に、図１に示すガスアトマイズ用ノズル８の部分の構成を、図１及び図２を用いて説明する。
図１は本実施例１のガスアトマイズ用ノズル８を、溶湯管７及びガス供給管９と共に示している断面図である。

【0021】

ガスアトマイズ用ノズル（ガスノズル）８は、上側部材８ａと下側部材８ｂを備え、上側部材８ａと下側部材８ｂの間には、ガス供給管９から供給される高圧ガス１３のバッファ空間となる環状のバッファ空間８ｃと、このバッファ空間８ｃ内の高圧ガスを、溶湯管７から流出する溶湯（溶融金属）に向かって高速で噴射するためのガス流路を形成する環状のスリット８ｄが設けられている。また、前記上側部材８ａのほぼ中央には、前記溶湯管７が貫通して設置される孔部８ｅが形成されている。

【0022】

前記ガス供給管９は、ガスノズル８（またはガスノズル本体８ａ）の外周部に形成されたガス供給部（孔）に挿入されてガスノズル８に接続されている。前記ガス供給管（ガス供給部）９は、前記ガスノズル本体の外周部に、等間隔に複数設けられ、各ガス供給管９は環状の前記バッファ空間に対して、高圧ガスを垂直方向から供給するように構成されている。即ち、前記ガス供給管９は、前記バッファ空間８ｃの外周側を形成しているガスノズル８の壁面の接線方向に対して垂直方向に設置されている。また、本実施例では、前記ガス供給管（ガス供給部）９は、ガスノズル８（またはガスノズル本体８ａ）の外周部に、周方向等間隔に二か所設けられている。なお、前記ガス供給管（ガス供給部）９は二か所には限られず、一か所或いは周方向に等間隔に三か所以上設けるように構成しても良い。また、矢印１３は高圧ガスの流れを示している。

【0023】

溶湯管７は、ガスノズル８の中央に形成された前記孔部８ｅに設けられ、溶湯をタンデッシュ６から噴霧槽３（図６参照）に供給するための直径２～６ｍｍ程度の孔７ａが設けられている。また、この溶湯管７の先端側の外周面はテーパ面に構成され、前記溶湯管７の下端面は平面に構成されている。

【0024】

環状の前記スリット８ｄは下部側ほど径が小さくなる円錐状（即ち、逆円錐状）に形成されており、このスリット８ｄの傾斜軸（スリットの噴射軸）ｂは前記孔部８ｅまたは前記溶湯管７の中心線ａに対して所定の角度（傾斜角）θで傾斜している。

【0025】

また、前記スリット８ｄにより形成されるガス流路の内径側の面（内側面）８ｆと溶湯管７の先端外周のテーパ面７ｂとは同一の傾斜角θに構成された面一の面となるように構成されている。即ち、ガス流路の内側面８ｆと溶湯管のテーパ面７ｂとは同一の軸線ｃ上に存在するように構成されている。

【0026】

前記スリット８ｄの傾斜角θは２０～３０度の範囲とすることが好ましい。また前記傾斜角θのばらつき（スリット８ｄの傾斜角の周方向におけるばらつき）は±１度よりも小さくなるように形成することが好ましい。

【0027】

次に、本実施例の特徴部分を、図１を用いて説明する。溶湯管７は、ガスノズル８の略中央に設けられた孔部８ｅに接しており、溶湯管７と孔部８ｅとの間には嵌め合いを容易にするための隙間ｓが形成されている。本実施例のガスアトマイズ用ノズル８においては、前記隙間ｓの開口部ｓ１は、スリット８ｄの噴射口位置８ｇよりも、スリットの噴射軸ｂに関して下流側に位置するように構成されている。

【0028】

これにより、前記開口部ｓ１は、高圧の噴射ガス１３ａがスリット８ｄから噴射された後、不足膨張が十分進んで噴射ガスの圧力が低下する部分に位置するように設けられている。即ち、開口部ｓ１は、スリット８ｄの噴射口位置８ｇ付近には設けず、噴射口位置８ｇよりも下流側の不足膨張が進んだ位置に設けられている。このように構成することにより、開口部ｓ１の圧力はガスの噴射圧力よりも大きく低下した圧力状態となる。

【0029】

さらに、本実施例では、溶湯管７とガスノズル８との間に形成される隙間ｓの開口部ｓ１近傍のガスノズル８に切り欠き８ｈを設けている。即ち、本実施例では、ガスノズル８の上側部材（ガスノズル本体）８ａにおける前記孔部８ｅを形成している内径側下端部８ａ１を、スリット８ｄの噴射口位置８ｇよりも下流側まで延ばし、この下端部の先端部分が平面となるように前記切り欠き（段差部）８ｈを形成している。この切り欠き８ｈの位置も前記噴射口位置８ｇよりも下流側に位置するように構成している。

【0030】

このように切り欠き８ｈを設けることにより、前記開口部ｓ１の圧力をさらに低く抑えることができるので、前記開口部ｓ１から前記隙間ｓに噴射ガス１３ａの一部が侵入するのを防止或いは抑制することができる。

【0031】

図２は、図１のII－II線矢視断面図で、ガス供給管９の中心部を通る水平断面図である。この図２は、ガスアトマイズ用ノズル８とガス供給管９との関係を示している。
ガス供給管９の下流には、ガス流れのバッファとなる環状の前記バッファ空間８ｃが設けられており、高圧ガスを供給するガス供給管９が、バッファ空間８ｃの外周の接線方向に対して垂直方向に設置されている。即ち、ガス供給管は前記バッファ空間の外周側を形成しているガスノズルの壁面の接線方向に対して垂直方向に設置されている。また、ガス供給管９は、ガスノズル８の上側部材８ａの外周に周方向に等間隔に二か所設置されている。なお、図２に示す例ではガス供給管９を二か所としているが、等間隔に三か所以上設けるようにしても良い。

【0032】

上述した本実施例に対する比較例として図３を用いて、従来のガスアトマイズ用ノズルの構成を説明する。図３は従来のガスアトマイズ用ノズル８における溶湯管７とスリット８ｄ近傍における、要部断面図である。

【0033】

従来のものでは、溶湯管７とガスノズル８の間の隙間ｓの開口部ｓ１がスリット８ｄの噴射口位置８ｇよりも上流に位置している。そのため開口部ｓ１の圧力は高くなり、白抜き矢印１４で示すように隙間ｓへのガスの侵入が生じる。隙間ｓにガスが侵入すると、ガスにより溶湯管７が側面部から冷却され、溶湯管７を経由して溶湯管７の内部や外部に接する溶湯も冷却される。このため、溶湯管７の孔７ａの出口近傍には、溶融金属が凝固した金属が固着し、溶湯管７の閉塞が発生し易くなる。

【0034】

前記した特許文献１のように、ガスノズルと溶湯管の間に隙間を形成し、ガスノズルと溶湯管を非接触としているものでは、その隙間が流路となって噴射ガスがより侵入し易くなり、侵入ガスによる溶湯管の冷却により溶湯管の閉塞を促進し易い。

【0035】

ガスノズルと溶湯管との間の隙間を、噴射ガスが侵入できないほど狭くすることも考えられるが、加工公差を非常に小さくする必要があり、ガスノズルや溶湯管の製作コストが高くなり、ガスノズルと溶湯管のはめ合いの作業性が悪化する。

【0036】

これに対し、本実施例では、図１に示すように、隙間ｓの開口部ｓ１がスリット８ｄの噴射口位置８ｇよりも噴射軸ｂの下流側に位置しているので、開口部ｓ１付近の圧力は噴射ガスの噴射圧力よりも大きく低下し、隙間ｓへのガスの侵入を低減できる。

【0037】

なお、ガスの噴射圧力や流量の値により、スリット８ｄの噴射口位置８ｇから噴射されたガスの不足膨張の程度は異なるため、最適な隙間の開口部ｓ１の位置は操業条件により異なる。このため、隙間ｓの開口部ｓ１位置の調整のみでは、開口部ｓ１において圧力が十分低下しない可能性がある。

【0038】

そこで、本実施例では、前述した切り欠き８ｈも設けることにより、前記切り欠き８ｈの部分に流れのはく離を生じさせ、このはく離を利用して開口部ｓ１付近の圧力を更に低下させ、隙間ｓへのガス侵入を十分に抑制できるようにしている。このように構成することにより、様々な操業条件においても溶湯管７の閉塞を低減することが可能となる。

【0039】

上記の構成による作用効果の詳細を、図４と図５を用いて説明する。図４は図１に示す本実施例のガスアトマイズ用ノズルのガス流れ場及び溶湯流れ場を説明する図、図５は本実施例のガスアトマイズ用ノズルにおけるガスノズル（スリット）上流のバッファ空間でのガス流れ場を説明する図である。

【0040】

図４において、ガスは環状のスリット８ｄから噴射されるため、溶湯管７の下流において衝突する。即ち、噴射ガス１３ａの焦点位置ｄが存在する。焦点位置ｄより上流側において、噴射ガス１３ａと溶湯管７に囲まれた領域ではガスの渦流１６が発生する。

【0041】

渦流１６の作用により、溶湯管７から流出した溶湯１５は溶湯管７先端の端面に押し戻され、溶湯管７の下端面に液膜１５ａを形成する。同時に渦流１６により、引き込み圧と呼ばれる負圧が生じ、前記負圧が溶湯管７から溶湯１５を流出させる駆動力（引き込み力）となる。

【0042】

本実施例では前記スリット８ｄの角度θを２０度～３０度の範囲にしているので、溶湯管７下流の渦流１６の領域を広く確保して負圧を発生させつつ、渦流１６による吹上流により、溶湯管７先端（下端面）での液膜１５ａの形成を良好に行うことができる。

【0043】

例えば、θを２０度未満にすると渦流１６の発生位置が下流にずれて液膜形成に必要な十分な吹上流を発生させにくくなる。また、θを３０度超にすると渦流１６の領域が小さくなり、安定して出湯するための十分な負圧を得にくくなる。

【0044】

更に、本実施例では、ガスノズル本体に設けた切り欠き８ｈにより、図４に示すように、前記隙間ｓの開口部ｓ１近傍において、スリット８ｄから噴射されたガス流れのはく離流れ１７を発生させることができ、これにより前記開口部Ｓ１近傍での圧力を低下させることができる。

【0045】

切り欠き８ｈの幅Ｗについては、スリット８ｄの幅Ｗｓに対して０．１～０．６倍程度であることが好ましい。即ち、前記切り欠きの幅をＷ、前記スリットの出口幅をＷｓとしたとき、
Ｗ／Ｗｓ＝０．１～０．６
に構成すると良い。但し、本発明はこの範囲に限定されるものではないが、Ｗ／Ｗｓを０．１未満とした場合、切り欠き（段差部）８ｈにより生じるはく離流れ１７による圧力低下の効果を得にくくなる。一方、Ｗ／Ｗｓを０．６超にした場合、はく離流れ１７による圧力損失が、Ｗ／Ｗｓ＝０．１の場合と比較し、約１０倍以上と大きくなり、微粒化性能の低下が顕著になる。

【0046】

本実施例では、上述した構成としたことにより、噴射ガスの一部がガスノズル８と溶湯管７との間の隙間ｓへ侵入することを低減でき、溶湯管７が閉塞するのを抑制できると共に、高い微粒化性能を得ることも可能となる。

【0047】

図５はガス供給管９及びガスが供給されるスリット８ｄ上流のバッファ空間８ｃにおけるガス流れ場を示したものである。本実施例では、ガス供給管９を、ガスノズル８の外周部の二か所に、周方向に等間隔となるように設置し、且つバッファ空間８ｃの周方向に対して垂直方向に設置している。この構成とすることにより、ガス供給管９からバッファ空間８ｃへ流入した高圧ガス１３は、図５に示すように、バッファ空間８ｃ内を周方向に流れると共に、高圧ガス１３の一部はスリット８ｄへ流れ込む。また、各ガス供給管９から供給された高圧ガス同士が衝突することにより、スリット８ｄの接線方向に対して垂直方向から高圧ガスを前記スリット８ｄへ流入させることができる。

【0048】

これにより噴射ガス１３ａ（図１参照）の周方向速度成分を最小化することが可能となり、溶湯管７下流における渦流１６（図４参照）が形成され易くなる。従って、本実施例によれば、溶湯１５（図４参照）に対する吹上流が促進され、図４に示す溶湯の液膜１５ａの薄膜化により高い微粒化性能を得ることができる。

【0049】

なお、特許文献１に示すような従来のガスアトマイズ装置では、高圧ガスがバッファ空間に流入する際、周方向速度成分が生じるようにして旋回流を発生させているが、このようなものでは旋回中心の圧力が低下し、溶湯管７の下流側に、渦流１６が形成され難くなる。

【0050】

以上説明した本実施例１は、溶湯管７とガスノズル８の間の隙間ｓの開口部ｓ１が、噴射口位置８ｇよりも下流側の噴射ガスの膨張部に位置する構成とし、更にガスノズル８の切り欠き（段差部）８ｈにおいて流れがはく離するはく離域を形成するように構成している。従って、前記開口部ｓ１において圧力を低下させることで、前記隙間ｓへの噴射ガスの侵入を低減できるので、隙間ｓへの噴射ガス侵入による溶湯管７の冷却を抑制できる。この結果、溶湯管の出口で溶融金属が凝固して溶湯管が閉塞するのを抑制できる。

【0051】

また、本実施例によれば、溶湯に対する吹上流が促進されるので、溶湯の液膜１５ａの薄膜化を促進でき、この結果、上記特許文献１に示すもののように微粒化性能は損なわれず、高い微粒化性能も得ることができる。

【0052】

更に、ガスノズル８と溶湯管７との間の隙間ｓを、噴射ガスが侵入できないほど狭くしてガス侵入を防止すると、ガスノズル８と溶湯管７の加工公差を非常に小さくする必要がある。これに対し本実施例の構成とすることにより、加工公差を小さくする必要がなくなり、ガスノズル８や溶湯管７の製作コストを抑制でき、ガスノズル８と溶湯管７のはめ合いの作業性も向上できるから、操業コストを抑えることもできる効果がある。

【実施例0053】

本発明のガスアトマイズ用ノズルの実施例２を、図７を用いて以下説明する。図７において、図１～図６と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分であり、ガスアトマイズ装置１の全体構成やガスアトマイズ用ノズル（ガスノズル）８の全体構成は実施例１と同様であり、実施例２の説明においては、実施例１と異なる部分を中心に説明し、同一部分についての説明は省略する。

【0054】

図７は、図４と同様に、溶湯管７とガスノズル８の部分の要部断面図であり、それらの構成は軸対称のため、中心軸より右側の部分の図示を省略している。本実施例では実施例１の構成に加え、溶湯管７とガスノズル８との間の隙間ｓにおいて、開口部ｓ１近傍におけるガスノズル８側または溶湯管７側の側壁面にひだ状の突起（凹凸溝）を設けたものである。即ち、ガスノズル８の上側部材（ガスノズル本体）８ａにおける孔部８ｅの下端側内面には突起（凹凸溝）１８を形成し、この突起１８に対向する溶湯管７の外周面にも突起（凹凸溝）１９を形成している。これにより、隙間ｓに対してガスが侵入した場合でも、ひだ状の突起１８，１９が大きな流体抵抗を生じさせ、隙間ｓの奥（上方）へのガスの侵入を防止或いは低減することができる。

【0055】

図７では、ガスノズル８側の突起１８と、溶湯管７側の突起１９の両方を設ける構成として大きな流体抵抗を発揮する構成としているが、本発明は前記突起１８，１９の両方を設ける場合に限られず、突起１８，１９の何れか片方のみを設ける構成としても良く、この場合でも流体抵抗を増加させる効果を得ることができる。また、図７に示す実施例２では、実施例１と同様に、隙間ｓの開口部ｓ１の位置を、前記スリット８ｄの噴射口位置８ｇよりも噴射ガスの流れ方向下流側に位置させており、前記孔部８ｅを形成しているガスノズル本体の内径側下端部には切り欠き（段差部）８ｈも設けている。

【0056】

しかし、上述したひだ状の突起（凹凸溝）を設けることだけでも、隙間ｓへのガスの侵入抑制効果を得ることができるので、本実施例２は、隙間ｓの開口部ｓ１の位置や切り欠き８ｈの構成を備えていないガスアトマイズ用ノズルに対しても効果が得られる。

【0057】

即ち、図３に示すようなアトマイズ用ノズルとしたものに、前記ひだ状の突起（凹凸溝）１８，１９を備える構成としても良い。また、隙間ｓの開口部ｓ１の位置を前記スリット８ｄの噴射口位置８ｇよりも噴射ガスの流れ方向下流側に位置させるだけで、前記切り欠き８ｈを備えないものや、前記切り欠き８ｈを有するが、前記開口部ｓ１は噴射口位置付近に位置させているものに対し、ひだ状の突起（凹凸溝）１８，１９を備える構成としても良い。

【0058】

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。