特開 2024-47147 金属粉末製造装置

(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】P2024047147

(43)【公開日】2024-04-05

(54)【発明の名称】金属粉末製造装置

(51)【国際特許分類】

   B22F 9/08 20060101AFI20240329BHJP

   B01J 2/02 20060101ALN20240329BHJP

【ＦＩ】

B22F9/08 A

B01J2/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022152597

(22)【出願日】2022-09-26

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】芝山 隆史

(72)【発明者】

【氏名】今野 晋也

【テーマコード（参考）】

4G004

4K017

【Ｆターム（参考）】

4G004CA03

4K017CA01

4K017EB17

4K017EB25

4K017EB27

4K017FA15

(57)【要約】

【課題】ガス噴射器から噴射されるアトマイズガスによって、金属粉末や液状粒子が飛散することを抑制する。
【解決手段】金属粉末製造装置は、溶融金属にアトマイズガスを衝突させることにより金属粉末を製造する金属粉末製造装置であって、溶融金属を貯留する貯留部と、貯留部から流出した溶融金属に対してアトマイズガスを噴射することにより、溶融金属を液状粒子として噴霧するガス噴射器と、ガス噴射器によって液状粒子が噴霧される噴霧槽と、を備え、噴霧槽は、有底円筒状であり、底部と、底部から立ち上がる筒部と、筒部の内部に噴霧された液状粒子が凝固することにより生成される金属粉末をアトマイズガスとともに筒部から排出する排出部と、を有し、排出部は、筒部の径方向に延びる直線に沿うように、かつ、直線に対してオフセットして設けられた排出管を有している。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶融金属にアトマイズガスを衝突させることにより金属粉末を製造する金属粉末製造装置であって、
溶融金属を貯留する貯留部と、
前記貯留部から流出した溶融金属に対してアトマイズガスを噴射することにより、溶融金属を液状粒子として噴霧するガス噴射器と、
前記ガス噴射器によって液状粒子が噴霧される噴霧槽と、を備え、
前記噴霧槽は、有底円筒状であり、底部と、前記底部から立ち上がる筒部と、前記筒部の内部に噴霧された液状粒子が凝固することにより生成される金属粉末をアトマイズガスとともに前記筒部から排出する排出部と、を有し、
前記排出部は、前記筒部の径方向に延びる直線に沿うように、かつ、前記直線に対してオフセットして設けられた排出管を有している
金属粉末製造装置。

【請求項2】

請求項１に記載の金属粉末製造装置において、
前記排出部は、前記筒部の所定位置に接続され、
前記排出管は、前記所定位置での前記筒部の内周面の接線方向に沿って延在している
金属粉末製造装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の金属粉末製造装置において、
前記排出部は、前記筒部に接続され前記筒部から導入されるアトマイズガスの下流側に向かって先細りに形成されたテーパ部と、前記テーパ部の先端に接続される前記排出管と、を有している
金属粉末製造装置。

【請求項4】

請求項１または請求項２に記載の金属粉末製造装置において、
前記底部の内面は、前記筒部の中心軸を中心とする螺旋状に形成された螺旋斜面とされ、
前記螺旋斜面の上端部と下端部との間に、前記筒部から前記排出部にアトマイズガスを導く排出口が形成される
金属粉末製造装置。

【請求項5】

請求項１または請求項２に記載の金属粉末製造装置において、
前記筒部の内部に設けられ前記筒部の中心軸を中心に回転する回転板と、
前記筒部の外部に設けられ前記回転板を駆動する駆動装置と、をさらに備える
金属粉末製造装置。

【請求項6】

請求項５に記載の金属粉末製造装置において、
前記回転板の上面は、平坦な面である
金属粉末製造装置。

【請求項7】

請求項５に記載の金属粉末製造装置において、
前記回転板には、前記回転板の回転により旋回流を発生させる複数の羽根部が形成されている
金属粉末製造装置。

【請求項8】

請求項５に記載の金属粉末製造装置において、
前記噴霧槽は、前記ガス噴射器が取り付けられる上部槽と、前記排出部が取り付けられる下部槽とに分割されており、
前記上部槽と前記下部槽とは着脱自在である
金属粉末製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶融金属にアトマイズガスを衝突させることにより金属粉末を製造する金属粉末製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

金属粉末製造装置には、高温の溶融金属を流下させ、噴霧槽内で溶融金属に対して高い流速でアトマイズガスを衝突させて溶融金属を微粒化することにより、金属粉末を製造するガスアトマイザ（ガスアトマイズ装置）がある。

【0003】

特許文献１には、金属粉末を迅速に冷却することを目的として、噴霧槽（アトマイズタンク）の下部に設けられた粉末回収容器の側壁に、側壁の接線方向に開口した冷却ガス吹き込み用のノズルが設けられた金属粉末製造装置が開示されている。この金属粉末製造装置では、粉末回収容器の側壁の接線方向から冷却用のガスが粉末回収容器内に吹き込まれ、粉末回収容器内に旋回流が生じる。粉末回収容器に堆積した金属粉末は、旋回流によって浮遊し、循環する。これにより、金属粉末が冷却される。なお、特許文献１には、粉末回収容器の上方に設けられたアトマイズガスタンクに、外部にガスを排出する排出部が設けられていることが開示されている（特許文献１の第１図参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平４－３１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の金属粉末製造装置では、高い流速で下方に噴射されるアトマイズガスの一部が、噴霧槽の下部において方向を転換して側壁に沿う上昇流となり、粉末回収容器に堆積されている金属粉末や微粒化された溶融金属である液状粒子を飛散させてしまうおそれがある。飛散した金属粉末が液状粒子に接触してしまうと、金属粉末が非球形状になったり、金属粉末の粒度が大きくなってしまったりするという問題が生じる。また、飛散した液状粒子が、アトマイズタンクの内面に付着してしまうと、清掃等のメンテナンス作業に手間がかかるという問題が生じる。このため、アトマイズガスによって金属粉末や液状粒子が飛散することを抑制する技術が要望されている。

【0006】

本発明は、ガス噴射器から噴射されるアトマイズガスによって金属粉末や液状粒子が飛散することを抑制可能な金属粉末製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様による金属粉末製造装置は、溶融金属にアトマイズガスを衝突させることにより金属粉末を製造する金属粉末製造装置であって、溶融金属を貯留する貯留部と、前記貯留部から流出した溶融金属に対してアトマイズガスを噴射することにより、溶融金属を液状粒子として噴霧するガス噴射器と、前記ガス噴射器によって液状粒子が噴霧される噴霧槽と、を備え、前記噴霧槽は、有底円筒状であり、底部と、前記底部から立ち上がる筒部と、前記筒部の内部に噴霧された液状粒子が凝固することにより生成される金属粉末をアトマイズガスとともに前記筒部から排出する排出部と、を有し、前記排出部は、前記筒部の径方向に延びる直線に沿うように、かつ、前記直線に対してオフセットして設けられた排出管を有している。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ガス噴射器から噴射されるアトマイズガスによって金属粉末や液状粒子が飛散することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係るガスアトマイズ装置の全体構成図である。

【図2】図２は、旋回流発生部の外観斜視図である。

【図3】図３は、排出部の出口側から見た旋回流発生部の側面図である。

【図4】図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。

【図5】図５は、図４のＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】図６は、アトマイズガスの流れについて示す図である。

【図7】図７は、本発明の第２実施形態に係るガスアトマイズ装置の噴霧槽を斜め下側から見た斜視図である。

【図8】図８は、噴霧槽の底部の内面を示す斜視図である。

【図9】図９は、噴霧槽を下方から見た底面図である。

【図10】図１０は、本発明の第３実施形態に係るガスアトマイズ装置の全体構成図である。

【図11】図１１は、本発明の実施形態の変形例１及び変形例２に係るガスアトマイズ装置の底面模式図である。

【図12】図１２は、本発明の実施形態の変形例３に係るガスアトマイズ装置の全体構成図である。

【図13】図１３は、図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線断面模式図であり、回転板の回転方向を矢印Ｒで模式的に示し、アトマイズガスの流れ方向を矢印Ｆで模式的に示す。

【図14】図１４は、本発明の実施形態の変形例４に係るガスアトマイズ装置の噴霧槽の平面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。

【0011】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るガスアトマイズ装置（ガスアトマイザ）１の全体構成図である。図１に示すガスアトマイズ装置１は、溶融金属にアトマイズガスを衝突させることにより金属粉末を製造する金属粉末製造装置である。ガスアトマイズ装置１は、溶解槽１０と、溶解槽１０の下方に設けられるガス噴射器２０と、ガス噴射器２０の下方に設けられる噴霧槽１００とを備えている。

【0012】

－溶解槽－
溶解槽１０は、その内部を不活性ガス雰囲気に保持する密閉容器である。溶解槽１０の内部には、るつぼ１１が収納されている。るつぼ１１の周囲には、固体状の金属（溶解素材）を溶解するための加熱装置（不図示）が設けられている。加熱装置は、例えば、るつぼ１１に巻き付けられる高周波加熱コイルである。るつぼ１１に溶解素材が投入され、加熱装置によりるつぼ１１が加熱されると、溶解素材が溶融し、液体状の金属である溶融金属（溶湯とも記す）が生成される。溶融金属は、るつぼ１１に貯留される。つまり、るつぼ１１は、溶融金属を貯留する貯留部として機能する。

【0013】

－溶湯ノズル－
るつぼ１１には溶湯ノズル１２が取り付けられている。溶湯ノズル１２は、るつぼ１１の底部から噴霧槽１００に向かって（すなわち、鉛直下方に向かって）延在している。溶湯ノズル１２は、るつぼ１１内の溶融金属を噴霧槽１００内に流下させる。

【0014】

－ガス噴射器－
ガス噴射器２０には、溶湯ノズル１２が挿入される挿入孔が設けられている。ガス噴射器２０は、るつぼ１１から溶湯ノズル１２を介して流出した溶融金属に対してアトマイズガス（本実施形態では、不活性ガス）を高圧で噴射する。ガス噴射器２０は、アトマイズガスを溶融金属に衝突させ、溶融金属を多数の微細な液状粒子に粉砕することで、溶融金属を液状粒子として噴霧槽１００内に噴霧する。ガス噴射器２０の側部には、外部からガス噴射器２０にアトマイズガスＧａを供給するガス供給管３１が取り付けられている。

【0015】

ガス噴射器２０は、ガス供給管３１から供給されたアトマイズガスＧａを溶湯ノズル１２の先端部に向かって噴射する複数の噴射ノズル（不図示）を備えている。複数の噴射ノズルは、溶湯ノズル１２の周囲に環状に配置される。なお、複数の溶湯ノズル１２が設けられる場合には、それぞれの溶湯ノズル１２の周囲に、複数の噴射ノズルが環状に配置される。

【0016】

－噴霧槽－
噴霧槽１００は、有底円筒状の容器であり、その内部は不活性ガス雰囲気に保持されている。噴霧槽１００は、上端から下端に亘って同じ内径となるように形成されている。噴霧槽１００は、円板状の底部１０３と、底部１０３の外縁部から立ち上がる円筒状の筒部１０１と、を有する。噴霧槽１００の筒部１０１の内部には、ガス噴射器２０によって液状粒子が噴霧される。筒部１０１の内部に噴霧された液状粒子は、重力によって落下する過程で凝固し、粉末状の固体金属（以下、金属粉末と記す）になる。なお、噴霧槽は図１０に示すように、ガス噴射器２０が取り付けられる上部槽としての噴霧槽本体３０８と、排出部１０２が取り付けられる下部槽としての旋回流発生部３０９とに分割することもできる。噴霧槽本体３０８と旋回流発生部３０９とは着脱自在である。

【0017】

－旋回流発生部－
噴霧槽１００の下部（底部１０３の近傍）には、金属粉末をアトマイズガスとともに筒部１０１から排出する排出部１０２が設けられている。本実施形態では、排出部１０２が筒部１０１の接線方向に沿って設けられているため（図２～図６参照）、筒部１０１の下部において旋回流が発生する。このため、噴霧槽１００の下部を旋回流発生部１０９とも記す。旋回流発生部１０９に設けられる排出部１０２の取付位置及び構造の詳細については後述する。

【0018】

－回収装置－
噴霧槽１００で生成された金属粉末は、回収装置９００によって回収される。回収装置９００は、排出部１０２に接続される粉体分離器（サイクロン）９０１と、粉体分離器９０１の下方に設けられるタンク９０２とを有する。

【0019】

アトマイズガスに金属粉末が混入した粉末混入ガスＧｂは、噴霧槽１００の筒部１０１から排出部１０２を通じてサイクロン９０１に供給される。サイクロン９０１は、旋回流によって、アトマイズガスと金属粉末とを分離する。アトマイズガスは、図示しないフィルタ装置を通じて外部に排出される。分離された金属粉末は、タンク９０２に蓄積される。

【0020】

－排出部の取付位置及び構造－
本実施形態に係るガスアトマイズ装置１は、噴霧槽１００の側部に上述した排出部１０２を設けることにより旋回流を発生させる。図２～図６を参照して、排出部１０２の取付位置及び構造について詳しく説明する。

【0021】

図２は旋回流発生部１０９の外観斜視図であり、図３は排出部１０２の出口側から見た旋回流発生部１０９の側面図である。図４は図３のＩＶ－ＩＶ線断面図であり、図５は図４のＶ－Ｖ線断面図である。

【0022】

図２～図５に示すように、排出部１０２は、筒部１０１に接続され筒部１０１から導入されるアトマイズガスの下流側に向かって先細りに形成されたテーパ部１２１と、テーパ部１２１の先端に接続される排出管１２２と、排出管１２２の先端に接続される接続管１２３とを有している。テーパ部１２１は、筒部１０１から導入される粉末混入ガスを水平方向に流す導入流路を形成する。排出管１２２は、テーパ部１２１に接続される基端部から接続管１２３に接続される先端部に亘って、斜め上方に延在している。接続管１２３は、サイクロン９０１に接続される。

【0023】

テーパ部１２１は、矩形筒状の配管であり、矩形状断面の流路を形成する。排出管１２２及び接続管１２３は、円筒状の配管であり、円形状断面の流路を形成する。

【0024】

図５に示すように、テーパ部１２１は、筒部１０１の内周面１０１ｉの任意の位置である第１位置Ｐ１から、第１位置Ｐ１での筒部１０１の内周面１０１ｉの接線方向Ｄｔに延在する第１側板１２１ａと、第１位置Ｐ１から筒部１０１の周方向に所定距離だけ離れた第２位置Ｐ２から、第１側板１２１ａとの間の距離が徐々に短くなるように延在する第２側板１２１ｂとを有する。また、テーパ部１２１は、第１側板１２１ａの上端部と第２側板１２１ｂの上端部とを連結する上板１２１ｃ（図２、図３参照）と、第１側板１２１ａの下端部と第２側板１２１ｂの下端部とを連結する下板１２１ｄ（図３参照）とを有する。第１側板１２１ａ、第２側板１２１ｂ、上板１２１ｃ、及び下板１２１ｄのそれぞれの先端部（下流側の端部）は、排出管１２２の形状に倣った曲面形状に形成されていることが好ましい。

【0025】

テーパ部１２１は、筒部１０１に形成される矩形状の排出口１２５を覆うように、筒部１０１の側面に接続される。排出口１２５は、筒部１０１から排出部１０２にアトマイズガスを導く開口である。テーパ部１２１の外郭は、四角錐台形状を呈している。テーパ部１２１により形成される流路の断面積は、排出口１２５から排出管１２２に向かって徐々に小さくなる。

【0026】

排出管１２２は、排出部１０２のうちで最も長い直線状の流路１２６を形成する部位（流路形成体）である。図５に示すように、排出管１２２の中心軸ＣＬは、上方から見たときに、筒部１０１の中心軸Ｏから筒部１０１の径方向に延びる一の直線Ｌｒに対して平行であり、かつ直線Ｌｒに直交する方向（水平方向）に直線Ｌｒから所定距離（オフセット量）Ｄだけオフセットした位置に配置される。オフセット量Ｄは、例えば、筒部１０１の内径の１／２以上とすることが好ましい。本実施形態では、排出管１２２の中心軸ＣＬは、上方から見たときに、第１位置Ｐ１での筒部１０１の内周面１０１ｉの接線方向Ｄｔに平行である。別の言い方をすれば、排出管１２２の中心軸ＣＬは、第１位置Ｐ１での筒部１０１の接平面に平行である。この接平面は、筒部１０１の中心軸Ｏの全体と第１位置Ｐ１とを含む仮想平面に直交する。

【0027】

－アトマイズガスの流れ－
図６は、アトマイズガスの流れについて示す図である。図６では、アトマイズガスの流れを矢印Ｆで模式的に示している。図５に示すように、排出管１２２は、筒部１０１の径方向に延びる直線Ｌｒに沿うように、かつ直線Ｌｒに重なることなく、直線Ｌｒに対してオフセットして設けられている。これにより、図６に示すように、筒部１０１内に螺旋状の気流（旋回流）が発生する。特に、本実施形態では、第１位置Ｐ１での筒部１０１の内周面１０１ｉの接線方向Ｄｔに沿って排出管１２２が延在しており、十分なオフセット量Ｄが確保されている。第１位置Ｐ１での筒部１０１の内周面１０１ｉの接線を含む流路１２６が形成されているため、旋回流の周方向の速度を十分な速度とすることができる。

【0028】

ガス噴射器２０から溶湯に向けて噴射され、溶湯に衝突したアトマイズガスは旋回流発生部１０９の底部１０３に向かって（すなわち下方に向かって）流れる。アトマイズガスは、旋回流発生部１０９で径方向に方向を転換しつつ周方向に沿って流れ、旋回流となる。旋回流は、液状粒子が噴霧槽１００の内周面１０１ｉに衝突することを防止する。これにより、液状粒子が噴霧槽１００の内周面１０１ｉに付着することが防止される。また、旋回流は、筒部１０１の水平面内における熱分布を均一化する作用を発揮するため、液状粒子や金属粉末が効果的に冷却される。

【0029】

径方向外側を流れるアトマイズガスの周速は、径方向内側を流れるアトマイズガスの周速よりも速い。筒部１０１の内周面１０１ｉ近傍のアトマイズガスは、内周面１０１ｉに沿って流れ、排出口１２５からテーパ部１２１に導かれる。つまり、ガス噴射器２０から下方に向かって流れるアトマイズガスは、旋回流に合流して排出口１２５に導かれるため、アトマイズガスの一部が上昇流となることが抑制される。したがって、本実施形態の構成では、アトマイズガスにより金属粉末や液状粒子が巻き上げられて飛散することを抑制できる。テーパ部１２１に導入された金属粉末を含むアトマイズガスである粉末混入ガスは、排出管１２２に導かれ、排出管１２２から接続管１２３を通じてサイクロン９０１に導入される。サイクロン９０１に導入された粉末混入ガスは、アトマイズガスと金属粉末に分離され、タンク９０２に金属粉末が蓄積される。

【0030】

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

【0031】

（１）噴霧槽１００は、筒部１０１の内部に噴霧された液状粒子が凝固することにより生成される金属粉末をアトマイズガスとともに筒部１０１から排出する排出部１０２を有している。排出部１０２は、筒部１０１の径方向に延びる直線Ｌｒに沿うように、かつ、上記直線Ｌｒに対してオフセットして設けられた排出管１２２を有している。つまり、排出部１０２は、筒部１０１の径方向に延びる直線Ｌｒに対してオフセットした位置において、上記直線Ｌｒに沿ってアトマイズガスを導く流路１２６を形成する。

【0032】

この構成では、ガス噴射器２０から噴射され、下方に向かって流れるアトマイズガスは、噴霧槽１００の下部において旋回し、金属粉末とともに排出部１０２から速やかに外部に排出される。したがって、ガス噴射器２０から噴射されたアトマイズガスの一部が、噴霧槽１００の下部において上昇流となることが抑制される。つまり、本実施形態によれば、ガス噴射器２０から噴射されるアトマイズガスによって金属粉末や液状粒子が飛散することを抑制できる。これにより、噴霧された液状粒子と飛散した金属粉末との接触を防止できるので、金属粉末が非球形状になってしまったり、金属粉末の粒度が大きくなってしまったりすることを防止できる。また、噴霧槽１００の内周面１０１ｉに液状粒子が付着することを防止できる。

【0033】

このため、本実施形態によれば、球形状かつ粒度の小さい金属粉末の製造効率が高く、かつ、清掃等のメンテナンス作業を容易に行うことのできるガスアトマイズ装置１を提供することができる。

【0034】

（２）排出部１０２は、筒部１０１の第１位置（所定位置）Ｐ１に接続され、排出管１２２は、第１位置Ｐ１での筒部１０１の内周面１０１ｉの接線方向Ｄｔに沿って延在している。この構成では、排出部１０２内を流れる粉末混入ガスの流線が、排出口１２５が形成される筒部１０１の第１位置（所定位置）Ｐ１での筒部１０１の内周面１０１ｉの接線方向Ｄｔと平行になる。この構成によれば、排出管１２２の中心軸ＣＬと直線Ｌｒとの間の距離（オフセット量Ｄ）を大きくとることができる。このため、排出管１２２が、上記実施形態で説明した例よりも直線Ｌｒに近い位置に設けられる場合（例えば、図１４参照）に比べて、容易に旋回流を発生させることができる。

【0035】

なお、排出部１０２は、少なくとも噴霧槽１００の筒部１０１から導入される粉末混入ガスの流れに、筒部１０１との接続部における所定位置（本実施形態では第１位置Ｐ１）での筒部１０１の内周面１０１ｉの接線方向Ｄｔを向く速度ベクトルが含まれるように形成されていることが好ましい。これにより、噴霧槽１００に、ガス噴射器２０から噴射されるアトマイズガスとは別に、噴霧槽１００の側部にガスを導入させることなく、容易に旋回流を発生させることができる。したがって、噴霧槽１００の側部にガスを導入させる構成に比べて、ガスアトマイズ装置１の構成を簡素化できる。

【0036】

（３）排出部１０２は、筒部１０１に接続され筒部１０１から導入されるアトマイズガスの下流側に向かって先細りに形成されたテーパ部１２１を有している。この構成によれば、テーパ部１２１を設けずに、直接、排出管１２２を筒部１０１に接続する構成に比べて、排出部１０２を通じた外部への金属粉末の排出効率を向上することができる。

【0037】

（４）ここで、図示しないが、本実施形態の比較例として、噴霧槽の下部に下方に向かって先細りとなるホッパが設けられ、ホッパの下方に排出部を有する粉末回収部が設けられたガスアトマイズ装置で生じ得る問題点について説明する。比較例に係るガスアトマイズ装置では、ホッパが設けられているため、ガス噴射器から下方に向かって噴射されたアトマイズガスの全てを、粉末回収部の排出部を通じて外部に排出することが難しい。このため、比較例に係るガスアトマイズ装置では、ガス噴射器から下方に向かって噴射されたアトマイズガスの一部が、ホッパのテーパ面に沿って上方に逆流し、金属粉末や液状粒子が噴霧槽内で飛散するおそれがある。これに対して、本実施形態では、噴霧槽１００が、その上端から下端に亘って同じ内径となるように形成されている。つまり、本実施形態に係る噴霧槽１００は、下方に向かって先細りとなるホッパが設けられていない。このため、本実施形態によれば、比較例に比べて、金属粉末や液状粒子の飛散を効果的に抑制できる。

【0038】

＜第２実施形態＞
図７～図９を参照して、本発明の第２実施形態に係るガスアトマイズ装置１Ｂについて説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一の構成には同一の参照記号を付している。また、第２実施形態において、第１実施形態で説明した構成に相当する構成については、１００番台の参照記号の下２桁を同じとした２００番台の参照記号を付している。第２実施形態では、第１実施形態と同一または相当する構成についての説明を適宜省略し、相違点について詳しく説明する。

【0039】

図７は、第２実施形態に係るガスアトマイズ装置１Ｂの噴霧槽２００を斜め下側から見た斜視図である。図８は噴霧槽２００の底部２０３の内面を示す斜視図であり、図９は噴霧槽２００を下方から見た底面図である。以下、説明の便宜上、図示するように、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を定義する。ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、互いに直交する。また、ｘ軸に平行な方向をｘ軸方向、ｙ軸に平行な方向をｙ軸方向、ｚ軸に平行な方向をｚ軸方向と記す。ｚ軸は、噴霧槽２００の筒部２０１の中心軸Ｏと重なる鉛直方向の軸である。ｘ軸及びｙ軸は、中心軸Ｏから水平方向に延びる軸である。ｘ軸は、水平面内で中心軸Ｏから第１位置Ｐ１に向かう軸である。ｙ軸は、直線Ｌｒに平行な軸である。

【0040】

図７～図９に示すように、第２実施形態に係る噴霧槽２００の底部２０３の内面（底面）は、円筒状の筒部２０１の中心軸Ｏを中心とする螺旋状に形成されている。以下、底部２０３の内面（底面）を螺旋斜面２０３ｉと記す。本第２実施形態に係る旋回流発生部２０９の底部２０３は板状部材であり、底部２０３が螺旋状に形成されることにより、底部２０３の内面が螺旋斜面２０３ｉとされている。排出部２０２は、螺旋斜面２０３ｉの上端部２０３ａから下端部２０３ｂに向かう周方向（図９での反時計方向）に沿って延在している。

【0041】

排出部２０２のテーパ部２２１は、四角錐台形状であり、ｘ軸方向に互いに対向して配置される第１側板２２１ａ及び第２側板２２１ｂと、ｚ軸方向に互いに対向して配置される上板２２１ｃ及び下板２２１ｄと、を有する。第１側板２２１ａと第２側板２２１ｂとは、排出口２２５から排出管１２２に近づくほど第１側板２２１ａと第２側板２２１ｂとの間のｘ軸方向の距離が小さくなるように形成されている。つまり、テーパ部２２１は、排出口２２５から排出されるアトマイズガスの上流側から下流側に向かって先細りとなるテーパ状に形成されている。

【0042】

排出口２２５は、矩形状に形成されている。図９に示すように、排出口２２５は、筒部２０１の中心軸Ｏから第１位置Ｐ１まで延在している。排出口２２５は、筒部２０１の径方向に沿って設けられる。排出口２２５は、幅（ｘ軸方向の長さ）が高さ（ｚ軸方向の長さ）よりも長く形成されている。

【0043】

図７及び図８に示すように、螺旋斜面２０３ｉの上端部２０３ａは、排出口２２５の上辺２２５ａ側に位置している。螺旋斜面２０３ｉの下端部２０３ｂは、排出口２２５の下辺２２５ｂを構成している。螺旋斜面２０３ｉの上端部（一端辺）２０３ａと下端部（他端辺）２０３ｂとは、ｚ軸方向から見たときに重なるように配置されている。螺旋斜面２０３ｉの上端部２０３ａから下端部２０３ｂまでのｚ軸方向の距離（高さ）は、排出口２２５のｚ軸方向の高さ以上である。排出口２２５は、螺旋斜面２０３ｉの上端部２０３ａと下端部２０３ｂとの間に形成される。排出管１２２は、ｚ軸方向から見たときに、ｙ軸方向に沿って延在している。

【0044】

このように、本第２実施形態では、底部２０３の内面が、筒部２０１の中心軸Ｏを中心とする螺旋状に形成された螺旋斜面２０３ｉとされ、螺旋斜面２０３ｉの上端部２０３ａと下端部２０３ｂとの間に、筒部２０１から排出部２０２にアトマイズガスを導く排出口２２５が形成される。この構成では、ガス噴射器２０側から底部２０３に向かって流れるアトマイズガスが、螺旋斜面２０３ｉの形状に倣って上端部２０３ａから下端部２０３ｂに向かって旋回し、排出口２２５から排出部２０２に導入される。このような第２実施形態によれば、底部２０３の内面が、水平な平面とされている場合に比べて、旋回流をより容易に発生させることができる。

【0045】

＜第３実施形態＞
図１０を参照して、本発明の第３実施形態に係るガスアトマイズ装置１Ｃについて説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一の構成には同一の参照記号を付している。また、第３実施形態において、第１実施形態で説明した構成に相当する構成については、１００番台の参照記号の下２桁を同じとした３００番台の参照記号を付している。第３実施形態では、第１実施形態と同一または相当する構成についての説明を適宜省略し、相違点について詳しく説明する。

【0046】

図１０は、第３実施形態に係るガスアトマイズ装置１Ｃの全体構成図である。図１０に示すように、第３実施形態に係るガスアトマイズ装置１Ｃは、噴霧槽３００の筒部３０１の内部に設けられ筒部３０１の中心軸Ｏを中心に回転する回転板３３１と、筒部３０１の外部に設けられ回転板３３１を駆動する駆動装置３３０と、をさらに備える。駆動装置３３０は、例えば、電動機を有する。電動機の出力軸は、円板状の底部３０３を貫通し、回転板３３１に接続される。回転板３３１は、円板状の部材である。回転板３３１の上面は、平坦な面であり、凹凸がない。

【0047】

噴霧槽３００は、ガス噴射器２０が取り付けられる上部槽としての噴霧槽本体３０８と、排出部１０２が取り付けられる下部槽としての旋回流発生部３０９とに分割されている。噴霧槽本体３０８と旋回流発生部３０９とは着脱自在である。図示する例では、噴霧槽本体３０８の下端部のフランジと旋回流発生部３０９の上端部のフランジとが、ボルト、ナット等の締結部材により締結されている。噴霧槽３００の筒部３０１は、噴霧槽本体３０８の筒部と旋回流発生部３０９の筒部とにより構成される。

【0048】

本第３実施形態によれば、回転板３３１を駆動装置３３０により回転させることにより、速やかに旋回流を発生させることができる。また、回転板３３１の回転速度を調整することにより、旋回流の速度を調整することができる。

【0049】

旋回流発生部３０９は、噴霧槽本体３０８から取り外すことができるため、作業者は、回転板３３１、駆動装置３３０、及び排出部１０２の清掃、点検等を容易に行うことができる。さらに、回転板３３１の上面が平坦であるため、回転板３３１の上面に凹凸がある場合に比べて、容易に回転板３３１の清掃を行うことができる。

【0050】

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。

【0051】

＜変形例１＞
上記実施形態では、旋回流発生部１０９，２０９，３０９が一つの排出部１０２，２０２を有している例について説明した。しかしながら、旋回流発生部１０９，２０９，３０９は、複数の排出部１０２，２０２を有していてもよい。例えば、図１１に示すガスアトマイズ装置１Ｄのように、二つの排出部４０２が噴霧槽４００に設けられていてもよい。なお、複数の排出部４０２は、筒部１０１の中心軸Ｏに対して回転対称に配置されていることが好ましい。図示する例では、二つの排出部４０２を有する噴霧槽４００は、２回対称形状とされている。すなわち、噴霧槽４００は、中心軸Ｏを中心に１８０度回転させると重なる形状とされている。

【0052】

＜変形例２＞
上記実施形態では、筒部１０１に形成される排出口１２５，２２５にテーパ部１２１，２２１が取り付けられる例について説明した。しかしながら、テーパ部１２１，２２１は省略されていてもよい。つまり、図１１に示すガスアトマイズ装置１Ｄのように、円形状の流路断面を有する排出管１２２が筒部１０１に溶接等により直接接続されていてもよい。

【0053】

＜変形例３＞
第３実施形態では、回転板３３１の上面が平坦な面である例について説明した（図１０参照）。しかしながら、回転板３３１の上面には凹凸があってもよい。図１２は、変形例３（第３実施形態の変形例）に係るガスアトマイズ装置１Ｅの全体構成図である。図１３は、図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線断面模式図であり、回転板５３１の回転方向を矢印Ｒで模式的に示し、アトマイズガスの流れ方向を矢印Ｆで模式的に示す。

【0054】

図１２及び図１３に示すように、本変形例３に係るガスアトマイズ装置１Ｅの噴霧槽５００の内部に設けられる回転板５３１には、回転板５３１の回転により旋回流を発生させる（促進させる）複数の羽根部５３２ｂが形成されている。回転板５３１は、円板状の回転基板５３２ａと、回転基板５３２ａの上面から突出する凸部である複数の羽根部５３２ｂとを有している。羽根部５３２ｂは、矩形断面を有し、筒部３０１の中心軸Ｏから回転基板５３２ａの径方向外側に向かって直線状に延在している。複数の羽根部５３２ｂは、中心軸Ｏの周りに回転対称に配置されている。本実施形態では、８個の羽根部５３２ｂを有する回転板５３１が、中心軸Ｏに対して８回対称形状とされている。すなわち、回転板５３１は、中心軸Ｏを中心に４５度回転させると重なる形状とされている。

【0055】

本変形例３によれば、第３実施形態と同様の作用効果を奏する。さらに、本変形例３によれば、第３実施形態に比べて、より容易に旋回流を発生させることができる。なお、図１３に示す例では、複数の羽根部５３２ｂが回転板５３１の径方向に沿って直線状に形成されているが、羽根部５３２ｂの形状はこれに限定されない。羽根部５３２ｂは、円弧状などの湾曲状に形成されていてもよい。

【0056】

また、羽根部５３２ｂがリブとして機能するため、回転板５３１の剛性を高めることができる。このため、回転板５３１の軽量化を図ることができる。

【0057】

＜変形例４＞
排出部１０２，２０２の形状は、上記実施形態で説明した例に限定されない。例えば、上記実施形態では、排出管１２２の流路断面の形状が円形状である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。排出管１２２の流路断面の形状は、矩形状、楕円形状等、種々の形状を採用することができる。

【0058】

また、上記実施形態では、第１位置（所定位置）Ｐ１において、排出部１０２，２０２が筒部１０１，２０１，３０１に接続される例について説明したが、図１４に示すガスアトマイズ装置１Ｆのように、噴霧槽６００の内周面１０１ｉにおける第１位置Ｐ１よりも中心軸Ｏ側において、第１位置Ｐ１での内周面１０１ｉの接線方向Ｄｔと平行に延在する排出部６０２（排出管１２２）が、筒部１０１に接続されていてもよい。つまり、排出部は、その位置及び形状によって噴霧槽内に旋回流を発生させることができるように構成されていればよい。

【0059】

＜付記＞
各実施形態及びその変形例に記載された金属粉末製造装置は、例えば以下のように把握される。

【0060】

（１）第１の態様に係る金属粉末製造装置（ガスアトマイズ装置１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ）は、溶融金属にアトマイズガスを衝突させることにより金属粉末を製造する金属粉末製造装置であって、溶融金属を貯留する貯留部（るつぼ１１）と、前記貯留部から流出した溶融金属に対してアトマイズガスを噴射することにより、溶融金属を液状粒子として噴霧するガス噴射器２０と、前記ガス噴射器２０によって液状粒子が噴霧される噴霧槽１００，２００，３００，４００，５００，６００と、を備え、前記噴霧槽１００，２００，３００，４００，５００，６００は、有底円筒状であり、底部１０３，２０３，３０３と、前記底部１０３，２０３，３０３から立ち上がる筒部１０１，２０１，３０１と、前記筒部１０１，２０１，３０１の内部に噴霧された液状粒子が凝固することにより生成される金属粉末をアトマイズガスとともに前記筒部１０１，２０１，３０１から排出する排出部１０２，２０２，４０２，６０２と、を有し、前記排出部１０２，２０２，４０２，６０２は、前記筒部１０１，２０１，３０１の径方向に延びる直線Ｌｒに沿うように、かつ、前記直線Ｌｒに対してオフセットして設けられた排出管１２２を有している。

【0061】

第１の態様に係る金属粉末製造装置（ガスアトマイズ装置１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ）は、排出部１０２，２０２，４０２，６０２が、筒部１０１，２０１，３０１の径方向に延びる直線Ｌｒに沿うように、かつ、直線Ｌｒに対してオフセットして設けられた排出管１２２を有している。このため、排出管１２２を通じてアトマイズガスが排出されることにより、筒部１０１，２０１，３０１の周方向に沿って流れる旋回流が発生する。ガス噴射器２０から噴射されたアトマイズガスは、金属粉末とともに旋回流により速やかに排出部１０２，２０２，４０２，６０２から外部に排出される。このため、ガス噴射器２０から噴射されたアトマイズガスの一部が、噴霧槽１００，２００，３００，４００，５００，６００の底部１０３，２０３，３０３から上方に向かって流れるような上昇流の発生を抑制することができる。これにより、噴霧槽１００，２００，３００，４００，５００，６００内で生成された金属粉末が巻き上げられることが防止される。その結果、金属粉末が、噴霧槽１００，２００，３００，４００，５００，６００内に噴霧された液状粒子に付着することが防止され、非球形状の金属粉末や、目標とする粒度よりも大きい粒度の金属粉末が生成されることが防止される。また、液状粒子が、噴霧槽１００，２００，３００，４００，５００，６００の内面に付着することが防止されるため、噴霧槽１００，２００，３００，４００，５００，６００内の清掃等のメンテナンス作業の頻度を低減したり、メンテナンス作業の時間を低減したりすることができる。すなわち、メンテナンス作業の効率が向上する。

【0062】

（２）第２の態様に係る金属粉末製造装置（ガスアトマイズ装置１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ）は、第１の態様に係る金属粉末製造装置において、前記排出部１０２，２０２，４０２は、前記筒部１０１，２０１，３０１の所定位置（第１位置Ｐ１）に接続され、前記排出管１２２は、前記所定位置（第１位置Ｐ１）での前記筒部１０１，２０１，３０１の内周面の接線方向Ｄｔに沿って延在している。これにより、筒部１０１，２０１，３０１の内周面に沿って流れるガスが、そのまま排出部１０２，２０２，４０２に導かれることになるため、より容易に旋回流を発生させることができる。

【0063】

（３）第３の態様に係る金属粉末製造装置（ガスアトマイズ装置１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ）は、第１の態様または第２の態様に係る金属粉末製造装置において、前記排出部１０２，２０２は、前記筒部１０１，２０１，３０１に接続され前記筒部１０１，２０１，３０１から導入されるアトマイズガスの下流側に向かって先細りに形成されたテーパ部１２１，２２１と、前記テーパ部１２１，２２１の先端に接続される前記排出管１２２と、を有している。この構成によれば、排出部１０２，２０２を通じた外部への金属粉末の排出効率を向上することができる。

【0064】

（４）第４の態様に係る金属粉末製造装置（ガスアトマイズ装置１Ｂ）は、第１の態様から第３の態様までのいずれか一つに係る金属粉末製造装置において、前記底部２０３の内面は、前記筒部２０１の中心軸Ｏを中心とする螺旋状に形成された螺旋斜面２０３ｉとされ、前記螺旋斜面２０３ｉの上端部２０３ａと下端部２０３ｂとの間に、前記筒部２０１から前記排出部２０２にアトマイズガスを導く排出口２２５が形成される。この構成では、ガス噴射器２０側から底部２０３に向かって流れるアトマイズガスが、螺旋斜面２０３ｉの形状に倣って上端部２０３ａから下端部２０３ｂに向かって旋回し、排出口２２５から排出部２０２に導入される。したがって、この構成によれば、底部２０３の内面が、水平な平面とされている場合に比べて、旋回流をより容易に発生させることができる。

【0065】

（５）第５の態様に係る金属粉末製造装置（ガスアトマイズ装置１Ｃ，１Ｅ）は、第１の態様から第３の態様までのいずれか一つに係る金属粉末製造装置において、前記筒部３０１の内部に設けられ前記筒部３０１の中心軸Ｏを中心に回転する回転板３３１，５３１と、前記筒部３０１の外部に設けられ前記回転板３３１，５３１を駆動する駆動装置３３０と、をさらに備える。この構成によれば、回転板３３１，５３１を駆動装置３３０により回転させることにより、速やかに旋回流を発生させることができる。また、回転板３３１，５３１の回転速度を調整することにより、旋回流の速度を調整することができる。

【0066】

（６）第６の態様に係る金属粉末製造装置（ガスアトマイズ装置１Ｃ）は、第５の態様に係る金属粉末製造装置において、前記回転板３３１の上面は、平坦な面である。この構成によれば、回転板３３１の上面に凹凸がある場合に比べて、容易に回転板３３１の清掃を行うことができる。

【0067】

（７）第７の態様に係る金属粉末製造装置（ガスアトマイズ装置１Ｅ）は、第５の態様に係る金属粉末製造装置において、前記回転板５３１には、前記回転板５３１の回転により旋回流を発生させる複数の羽根部５３２ｂが形成されている。この構成によれば、第６の態様に係る金属粉末製造装置に比べて、より容易に旋回流を発生させることができる。

【0068】

（８）第８の態様に係る金属粉末製造装置（ガスアトマイズ装置１Ｃ，１Ｅ）は、第１の態様から第７の態様までのいずれか一つに係る金属粉末製造装置において、前記噴霧槽３００，５００は、前記ガス噴射器２０が取り付けられる上部槽（噴霧槽本体３０８）と、前記排出部１０２が取り付けられる下部槽（旋回流発生部３０９）とに分割されており、前記上部槽と前記下部槽とは着脱自在である。この構成では、下部槽（旋回流発生部３０９）を上部槽（噴霧槽本体３０８）から取り外すことができるため、作業者は、回転板３３１，５３１、駆動装置３３０、及び排出部１０２の清掃、点検等を容易に行うことができる。

【0069】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0070】

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ…ガスアトマイズ装置（金属粉末製造装置）、１０…溶解槽、１１…るつぼ（貯留部）、１２…溶湯ノズル、２０…ガス噴射器、３１…ガス供給管、１００，２００，３００，４００，５００，６００…噴霧槽、１０１，２０１，３０１…筒部、１０１ｉ…内周面、１０２，２０２，４０２，６０２…排出部、１０３，２０３，３０３…底部、１０９，２０９…旋回流発生部、１２１，２２１…テーパ部、１２１ａ，２２１ａ…第１側板、１２１ｂ，２２１ｂ…第２側板、１２１ｃ，２２１ｃ…上板、１２１ｄ，２２１ｄ…下板、１２２…排出管、１２３…接続管、１２５，２２５…排出口、２０３ａ…上端部（一端辺）、２０３ｂ…下端部（他端辺）、２０３ｉ…螺旋斜面、２２５ａ…上辺、２２５ｂ…下辺、３０８…噴霧槽本体（上部槽）、３０９…旋回流発生部（下部槽）、３３０…駆動装置、３３１，５３１…回転板、５３２ａ…回転基板、５３２ｂ…羽根部、９００…回収装置、９０１…粉体分離器（サイクロン）、９０２…タンク、ＣＬ…排出管の中心軸、Ｄ…オフセット量（所定距離）、Ｄｔ…接線方向、Ｆ…粉末混入ガスの流れ方向を表す矢印、Ｇａ…アトマイズガス、Ｇｂ…粉末混入ガス、Ｌｒ…直線、Ｏ…筒部の中心軸（噴霧槽の中心軸）、Ｐ１…第１位置（所定位置）、Ｐ２…第２位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】