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(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】P2025030049
(43)【公開日】2025-03-07
(54)【発明の名称】ガスアトマイズ装置
(51)【国際特許分類】
B22F 9/08 20060101AFI20250228BHJP
【ＦＩ】
B22F9/08 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023135012
(22)【出願日】2023-08-22
(71)【出願人】
【識別番号】000000099
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ
(74)【代理人】
【識別番号】110000936
【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】隠善 厚生
(72)【発明者】
【氏名】伊東 靖能
(72)【発明者】
【氏名】岩城 裕樹
【テーマコード（参考）】
4K017
【Ｆターム（参考）】
4K017AA02
4K017CA07
4K017EB15
4K017EB18
4K017FA03
4K017FA15
(57)【要約】
【課題】ガス流による溶融材料の粉砕能力を向上する。
【解決手段】ガスアトマイズ装置１００は、材料を溶融させた液体を流下させる材料供給部１３０と、流下した液体の流れを取り囲むように配置される本体２１２と、本体２１２の下端に形成された複数のスリット２１６とを有するフローガイド２１０と、フローガイド２１０の本体２１２の外周に沿って環状に設けられた１または複数の開口２２２を有し、開口２２２から斜め下方に向けてガスを噴射する噴射ノズル２２０と、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】ガスアトマイズ装置１００は、材料を溶融させた液体を流下させる材料供給部１３０と、流下した液体の流れを取り囲むように配置される本体２１２と、本体２１２の下端に形成された複数のスリット２１６とを有するフローガイド２１０と、フローガイド２１０の本体２１２の外周に沿って環状に設けられた１または複数の開口２２２を有し、開口２２２から斜め下方に向けてガスを噴射する噴射ノズル２２０と、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
材料を溶融させた液体を流下させる材料供給部と、
流下した前記液体の流れを取り囲むように配置される本体と、前記本体の下端に形成された複数のスリットとを有するフローガイドと、
前記フローガイドの前記本体の外周に沿って環状に設けられた１または複数の開口を有し、前記開口から斜め下方に向けてガスを噴射する噴射ノズルと、
を備える、ガスアトマイズ装置。
流下した前記液体の流れを取り囲むように配置される本体と、前記本体の下端に形成された複数のスリットとを有するフローガイドと、
前記フローガイドの前記本体の外周に沿って環状に設けられた１または複数の開口を有し、前記開口から斜め下方に向けてガスを噴射する噴射ノズルと、
を備える、ガスアトマイズ装置。
【請求項2】
前記噴射ノズルの前記開口から噴射された前記ガスは、
前記フローガイドの前記スリットを通過して、第１の高さ位置で前記液体の流れに衝突する第１のガス流と、
前記フローガイドの前記本体に衝突して偏向され、前記第１の高さより低い第２の高さ位置で前記液体の流れに衝突する第２のガス流と、
を含む、請求項１に記載のガスアトマイズ装置。
前記フローガイドの前記スリットを通過して、第１の高さ位置で前記液体の流れに衝突する第１のガス流と、
前記フローガイドの前記本体に衝突して偏向され、前記第１の高さより低い第２の高さ位置で前記液体の流れに衝突する第２のガス流と、
を含む、請求項１に記載のガスアトマイズ装置。
【請求項3】
前記フローガイドは、２つ以上、５つ以下の前記スリットを有する、請求項１または２に記載のガスアトマイズ装置。
【請求項4】
前記フローガイドの前記スリットの開口幅は、上方から下方に向かって漸増する、請求項１または２に記載のガスアトマイズ装置。
【請求項5】
前記フローガイドの前記本体は、前記噴射ノズルの前記開口よりも下方に突出しており、
前記複数のスリットの面積の合計は、前記フローガイドの前記本体の突出部分の面積の２．０％以上、６．８％以下である、請求項１または２に記載のガスアトマイズ装置。
前記複数のスリットの面積の合計は、前記フローガイドの前記本体の突出部分の面積の２．０％以上、６．８％以下である、請求項１または２に記載のガスアトマイズ装置。
【請求項6】
前記フローガイドの前記本体は、前記噴射ノズルの前記開口よりも下方に突出しており、
前記フローガイドの前記本体の突出量は、２．０ｍｍ超、３．０ｍｍ以下である、請求項１または２に記載のガスアトマイズ装置。
前記フローガイドの前記本体の突出量は、２．０ｍｍ超、３．０ｍｍ以下である、請求項１または２に記載のガスアトマイズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ガスアトマイズ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
金属粉末は、電子材料、触媒、３Ｄプリンタ等の様々な分野で利用されている。金属粉末の性能を高めるために、金属粉末の微粒子化が要求されている。そこで、１μｍ以上、５００μｍ以下の金属粉末を低コストで製造する技術として、ガスアトマイズ装置が開発されている。
【0003】
ガスアトマイズ装置は、例えば、溶湯を流下させる材料供給部と、溶湯の流れに向けてガスを噴射する噴射ノズルとを備える。ガスアトマイズ装置では、溶湯の流れの周囲に設けられた噴射ノズルからガスを噴射して溶湯に衝突させ、溶湯を粉砕する。粉砕された溶湯は、落下する過程で空冷され、これにより、金属粉末が製造される。
【0004】
上記ガスアトマイズ装置では、噴射ノズルから噴射されるガスの流速を高くするほど、製造される金属粉末の粒径を小さくすることができる。しかし、ガスの流速が高くなると、溶湯とガス流との衝突箇所において発生する上向きの吹上流が大きくなってしまう。そうすると、吹上流によって噴射ノズルに溶湯が付着し、付着した溶湯の凝固により、噴射ノズルが閉塞してしまうという問題がある。
【0005】
そこで、溶湯の流れと噴射ノズルとの間に、円筒形のフローガイドを備え、噴射されたガス流をフローガイドの外壁に衝突させて偏向させることにより、噴射ノズルへの吹上流の到達を抑制する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開昭６１－２６６５０４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、上記特許文献１に記載されたフローガイドを備える技術では、フローガイドへのガス流の衝突により、ガスの流速が低下してしまい、ガス流による溶湯の粉砕能力が低下してしまうという問題がある。
【0008】
本開示は、このような課題に鑑み、ガス流による溶融材料の粉砕能力を向上することが可能なガスアトマイズ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るガスアトマイズ装置は、材料を溶融させた液体を流下させる材料供給部と、流下した液体の流れを取り囲むように配置される本体と、本体の下端に形成された複数のスリットとを有するフローガイドと、フローガイドの本体の外周に沿って環状に設けられた１または複数の開口を有し、開口から斜め下方に向けてガスを噴射する噴射ノズルと、を備える。
【0010】
また、噴射ノズルの開口から噴射されたガスは、フローガイドのスリットを通過して、第１の高さ位置で液体の流れに衝突する第１のガス流と、フローガイドの本体に衝突して偏向され、第１の高さより低い第２の高さ位置で液体の流れに衝突する第２のガス流と、を含んでもよい。
【0011】
また、フローガイドは、２つ以上、５つ以下のスリットを有してもよい。
【0012】
また、フローガイドのスリットの開口幅は、上方から下方に向かって漸増してもよい。
【0013】
また、フローガイドの本体は、噴射ノズルの開口よりも下方に突出しており、複数のスリットの面積の合計は、フローガイドの本体の突出部分の面積の２．０％以上、６．８％以下であってもよい。
【0014】
フローガイドの本体は、噴射ノズルの開口よりも下方に突出しており、フローガイドの本体の突出量は、２．０ｍｍ超、３．０ｍｍ以下であってもよい。
【発明の効果】
【0015】
本開示によれば、ガス流による溶融材料の粉砕能力を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0018】
［ガスアトマイズ装置１００］
図１は、本実施形態に係るガスアトマイズ装置１００を説明する図である。本実施形態に係るガスアトマイズ装置１００は、例えば、フリーフォール式のガスアトマイズ装置である。フリーフォール式のガスアトマイズ装置１００では、インゴット１０（金属材料）を直接加熱して溶融（融解）させることで得られた溶湯を流下（落下）させ、溶湯の流れにガスを噴射することで溶湯を粉末化する。
図１は、本実施形態に係るガスアトマイズ装置１００を説明する図である。本実施形態に係るガスアトマイズ装置１００は、例えば、フリーフォール式のガスアトマイズ装置である。フリーフォール式のガスアトマイズ装置１００では、インゴット１０（金属材料）を直接加熱して溶融（融解）させることで得られた溶湯を流下（落下）させ、溶湯の流れにガスを噴射することで溶湯を粉末化する。
【0019】
図１に示すように、本実施形態に係るガスアトマイズ装置１００は、例えば、融解チャンバ１１０と、冷却チャンバ１２０と、材料供給部１３０と、噴射機構１４０と、噴射ガス供給部１５０と、排気機構１６０と、回収機構１８０とを備える。
【0020】
融解チャンバ１１０は、インゴット１０を融解（溶解）するチャンバである。冷却チャンバ１２０は、融解チャンバ１１０の下方に設けられる。冷却チャンバ１２０は、不図示の水冷ジャケットによって水冷される。融解チャンバ１１０と冷却チャンバ１２０とは、開口部１１２によって連通されている。水冷機構１１４は、融解チャンバ１１０における開口部１１２の周辺を水冷する。
【0021】
融解チャンバ１１０内には、材料供給部１３０が設けられる。材料供給部１３０は、インゴット１０を融解し、これにより生成された溶湯を流下させる。インゴット１０は、金属を精製して塊としたものである。インゴット１０は、地金、鋳塊とも呼ばれる。インゴット１０を構成する金属の種類は、限定されない。溶湯は、固体の金属を加熱することにより融解させて液体となったものである。
【0022】
本実施形態において、材料供給部１３０は、例えば、回転ロッド１３２と、モータ１３４と、加熱部１３６と、漏斗１３８とを備える。
【0023】
回転ロッド１３２は、鉛直方向に延在した円棒である。回転ロッド１３２は、融解チャンバ１１０の上面を貫通する。回転ロッド１３２の下端にはインゴット１０が保持される。回転ロッド１３２の上端には、モータ１３４が接続される。モータ１３４は、回転ロッド１３２を介してインゴット１０を回転させる。また、回転ロッド１３２は、不図示のアクチュエータによって上下に移動する。
【0024】
加熱部１３６は、インゴット１０を加熱して融解する。加熱部１３６は、例えば、誘導加熱によって、インゴット１０を加熱する。加熱部１３６は、例えば、誘導コイルと、誘導コイルに高周波電流を印加する電源とを有する。
【0025】
漏斗１３８は、石英で形成される。漏斗１３８は、インゴット１０と加熱部１３６との間に設けられる。漏斗１３８は、後述する冷却チャンバ１２０において発生する吹上流（上昇流）の溶湯への接触を遮断する。
【0026】
冷却チャンバ１２０には、噴射機構１４０が設けられる。噴射機構１４０は、開口部１１２を通じて融解チャンバ１１０から流下（落下）した溶湯の流れにガスを噴射して、溶湯を粉砕する。噴射機構１４０によって粉砕された溶湯は、冷却チャンバ１２０を落下する過程で空冷されて凝固する。こうして、製造された金属粉末は、後述の回収機構１８０によって回収される。噴射機構１４０の具体的な構成については、後に詳述する。
【0027】
噴射ガス供給部１５０は、噴射機構１４０にガスを供給する。ガスは、例えば、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）等の不活性ガスである。噴射ガス供給部１５０は、例えば、供給管１５２と、開閉弁１５２ａとを含む。供給管１５２は、ガスの供給源と、噴射機構１４０の噴射ノズル２２０（図２参照。）とを接続する。開閉弁１５２ａは、供給管１５２に設けられる。開閉弁１５２ａは、供給管１５２を開閉する。
【0028】
排気機構１６０は、融解チャンバ１１０および冷却チャンバ１２０からガスを排気する。排気機構１６０は、例えば、ロータリポンプ１６２と、メカニカルブースタポンプ１６４と、排気管１６６、１６８、１７０と、開閉弁１６６ａ、１６６ｂ、１６８ａ、１７０ａとを備える。
【0029】
ロータリポンプ１６２の吐出側は、大気開放される。ロータリポンプ１６２の吸引側は、メカニカルブースタポンプ１６４の吐出側に接続される。メカニカルブースタポンプ１６４の吸引側は、排気管１６６に接続される。
【0030】
排気管１６６は、メカニカルブースタポンプ１６４と融解チャンバ１１０とを接続する。開閉弁１６６ａ、１６６ｂは、排気管１６６に設けられる。開閉弁１６６ａ、１６６ｂは、排気管１６６を開閉する。排気管１６８は、排気管１６６における開閉弁１６６ａと開閉弁１６６ｂとの間と、冷却チャンバ１２０とを接続する。開閉弁１６８ａは、排気管１６８に設けられる。開閉弁１６８ａは、排気管１６８を開閉する。排気管１７０は、排気管１６８における開閉弁１６８ａの下流側と、融解チャンバ１１０とを接続する。開閉弁１７０ａは、排気管１７０に設けられる。開閉弁１７０ａは、排気管１７０を開閉する。
【0031】
回収機構１８０は、例えば、第１回収ポット１８２と、接続管１８４と、サイクロン１８６と、第２回収ポット１８８と、接続管１９０と、逆止弁１９０ａと、集塵機１９２とを備える。
【0032】
第１回収ポット１８２は、冷却チャンバ１２０の下端に接続される。冷却チャンバ１２０を落下した金属粉末は、第１回収ポット１８２に貯留される。
【0033】
接続管１８４は、第１回収ポット１８２と、サイクロン１８６とを接続する。
【0034】
サイクロン１８６は、冷却チャンバ１２０から供給された、ガスと金属粉末との固気混合物を、ガスと、金属粉末とに分離する。
【0035】
第２回収ポット１８８は、サイクロン１８６の下端に接続される。第２回収ポット１８８は、サイクロン１８６によって分離された金属粉末を貯留する。第２回収ポット１８８に貯留される金属粉末の平均粒径は、第１回収ポット１８２に貯留される金属粉末の平均粒径よりも小さい。
【0036】
接続管１９０は、サイクロン１８６の上端と集塵機１９２とを接続する。逆止弁１９０ａは、接続管１９０に設けられる。逆止弁１９０ａは、集塵機１９２からサイクロン１８６へのガスの逆流を防止する。
【0037】
集塵機１９２は、サイクロン１８６から供給された、ガスと金属粉末との固気混合物から金属粉末を回収する。集塵機１９２には、不図示の吸引ポンプが接続される。
【0038】
［ガスアトマイズ装置１００の動作］
続いて、ガスアトマイズ装置１００の動作について説明する。まず、インゴット１０が回転ロッド１３２に装着され、加熱部１３６の誘導コイル近傍まで移動される。融解雰囲気を不活性ガス雰囲気とする場合、噴射ガス供給部１５０によって不活性ガスが供給され、排気機構１６０によって融解チャンバ１１０内が排気されることにより、融解チャンバ１１０内が不活性ガス雰囲気に置換される。融解チャンバ１１０内の置換が終了したら、噴射ガス供給部１５０および排気機構１６０の動作を停止する。
続いて、ガスアトマイズ装置１００の動作について説明する。まず、インゴット１０が回転ロッド１３２に装着され、加熱部１３６の誘導コイル近傍まで移動される。融解雰囲気を不活性ガス雰囲気とする場合、噴射ガス供給部１５０によって不活性ガスが供給され、排気機構１６０によって融解チャンバ１１０内が排気されることにより、融解チャンバ１１０内が不活性ガス雰囲気に置換される。融解チャンバ１１０内の置換が終了したら、噴射ガス供給部１５０および排気機構１６０の動作を停止する。
【0039】
そして、加熱部１３６の動作を開始して、インゴット１０の表面を加熱し、インゴット１０を融解する。これにより、溶湯が生成され、溶湯の流れは、開口部１１２を通じて、冷却チャンバ１２０に流下する。なお、本実施形態において溶湯の流れの中心軸は、開口部１１２の中心軸と一致する。
【0040】
また、噴射ガス供給部１５０を動作させ、噴射機構１４０からガスを噴射させる。そうすると、融解チャンバ１１０から流下した溶湯の流れにガスが衝突して、溶湯が粉砕される。そして、噴射機構１４０によって粉砕された溶湯は、冷却チャンバ１２０を落下する過程で空冷されて凝固する。こうして、製造された金属粉末は、回収機構１８０によって回収される。
【0041】
なお、融解によって、インゴット１０と加熱部１３６との間の間隙が大きくならないように、融解した分、回転ロッド１３２を下げ、インゴット１０と加熱部１３６との間の間隙を一定に維持するとよい。これにより、溶湯の流れを連続的に生成することができ、連続的に金属粉末を製造することができる。
【0042】
金属粉末が所定量製造されたら、加熱部１３６の動作および噴射ガス供給部１５０の動作を停止する。そして、回収機構１８０によって回収された金属粉末をガスアトマイズ装置１００の外部に取り出す。
【0043】
［噴射機構１４０］
続いて、本実施形態に係る噴射機構１４０の具体的な構成について説明する。図２は、本実施形態に係る噴射機構１４０の鉛直断面図である。
続いて、本実施形態に係る噴射機構１４０の具体的な構成について説明する。図２は、本実施形態に係る噴射機構１４０の鉛直断面図である。
【0044】
図２に示すように、噴射機構１４０は、フローガイド２１０と、噴射ノズル２２０とを備える。
【0045】
フローガイド２１０は、例えば、本体２１２と、鍔部２１４と、複数のスリット２１６とを有する。本体２１２は、例えば、筒形である。本体２１２は、例えば、円筒形、楕円筒形、または、角筒形である。本体２１２の内径は、例えば、２１ｍｍである。鍔部２１４は、本体２１２の上端から水平方向に延在する、環状の円板部材である。鍔部２１４は、本体２１２の中心軸Ｐが、開口部１１２の中心軸と一致するように、噴射ノズル２２０のノズル上部部材２２４の上面に載置される。
【0046】
上記のように、溶湯の流れの中心軸は、開口部１１２の中心軸と一致する。このため、本体２１２は、流下した溶湯の流れを取り囲むように配置されることになる。換言すれば、溶湯の流れは、本体２１２内を流下することになる。
【0047】
また、本体２１２は、後述する噴射ノズル２２０の開口２２２よりも下方に突出する。
【0048】
複数のスリット２１６は、本体２１２の下端に形成される。複数のスリット２１６は、例えば、本体２１２の周方向に等間隔に設けられる。
【0049】
噴射ノズル２２０は、フローガイド２１０の本体２１２の外周に沿って環状に形成された１つの開口２２２を有する。すなわち、本実施形態において、噴射ノズル２２０の開口２２２は、環状である。また、噴射ノズル２２０は、開口２２２から斜め下方に向けてガスを噴射する。噴射ノズル２２０の開口２２２は、例えば、噴射されたガスが中心軸Ｐ上の点Ｐ１に集約されるように設計される。噴射ノズル２２０は、開口２２２から溶湯の流れに向けて斜め下方にガスを噴射する。
【0050】
噴射ノズル２２０は、例えば、超音速ノズル（ラバルノズル）である。例えば、図２に示すように、噴射ノズル２２０は、ノズル上部部材２２４と、ノズル下部部材２２６とを備える。ノズル上部部材２２４およびノズル下部部材２２６は、環状である。ノズル下部部材２２６は、ノズル上部部材２２４の下方に設けられる。ノズル上部部材２２４の底面と、ノズル下部部材２２６の内周面とによって、開口２２２が形成される。
【0051】
ノズル上部部材２２４の内周面の径は、フローガイド２１０の本体２１２の外径よりもわずかに大きい。ノズル上部部材２２４の内周面は、フローガイド２１０の本体２１２の外周面と接触する。
【0052】
図３は、本実施形態に係る噴射ノズル２２０によって噴射されたガス流を説明する図である。図３に示すように、噴射ノズル２２０の開口２２２から斜め下方に噴射されたガスは、第１のガス流Ｆと、第２のガス流Ｓに分岐される。図３において実線で示す、第１のガス流Ｆは、フローガイド２１０のスリット２１６を通過して溶湯の流れＤに衝突するガス流である。換言すれば、噴射ノズル２２０の開口２２２から噴射されたガスの一部は、スリット２１６によって本体２１２の内方に抽気され、第１のガス流Ｆとなる。図３において細かいクロスハッチで示す、第２のガス流Ｓは、フローガイド２１０の本体２１２の外周面に衝突して偏向され、溶湯の流れＤに衝突する。
【0053】
複数のスリット２１６を通過した第１のガス流Ｆは、中心軸Ｐ上の点Ｐ１に集約される。すなわち、第１のガス流Ｆは、点Ｐ１の高さ位置Ｈ１において、溶湯の流れＤに衝突する。このため、溶湯の流れＤは、まず、第１の高さ位置Ｈ１において、第１のガス流Ｆによって粗粉砕（１次粉砕）される。高さ位置Ｈ１は、点Ｐ１を含む鉛直方向の位置である。
【0054】
また、フローガイド２１０の本体２１２によって偏向された第２のガス流Ｓは、下方に向かうに従って水平方向に徐々に広がり、中心軸Ｐ側の端部が、中心軸Ｐ上の点Ｐ２に集約される。点Ｐ２は、点Ｐ１よりも下方に位置する。このため、第２のガス流Ｓは、高さ位置Ｈ１より低い高さ位置Ｈ２（第２の高さ位置）で、溶湯の流れＤに衝突し始める。そして、点Ｐ２の高さ位置Ｈ３（第２の高さ位置）において、第２のガス流Ｓが、水平方向全体に亘って、溶湯の流れＤに衝突する。このため、高さ位置Ｈ１において、第１のガス流Ｆによって粗粉砕された溶湯の流れＤは、第２のガス流Ｓによってさらに粉砕（２次粉砕）される。
【0055】
このように、溶湯の流れＤは、第１のガス流Ｆと衝突した後、第２のガス流Ｓと衝突する。すなわち、溶湯の流れＤは、２段階で、ガス流と衝突する。
【0056】
上記のように、第１のガス流Ｆは、フローガイド２１０の本体２１２に衝突することなく、スリット２１６を通過して、溶湯の流れＤに衝突する。このため、第１のガス流Ｆは、開口２２２から噴射されたガスの流速を維持したまま、溶湯の流れＤに衝突する。これにより、高さ位置Ｈ１において、ガス流によって溶湯を効率よく粉砕することができる。
【0057】
そして、高さ位置Ｈ１で粉砕された溶湯の流れＤは、高さ位置Ｈ１の下方において、第２のガス流Ｓを衝突する。第２のガス流Ｓは、フローガイド２１０の本体２１２の外周面に衝突することにより、偏向されているため、第１のガス流Ｆよりも流速が低い。しかし、第２のガス流Ｓは、第１のガス流Ｆによって粉砕された溶湯の流れＤに衝突する。このため、本実施形態に係るガスアトマイズ装置１００は、第２のガス流Ｓのみによって溶湯の流れＤを粉砕する従来技術と比較して、ガス流による溶湯の粉砕能力を向上することができる。したがって、本実施形態に係るガスアトマイズ装置１００は、スリット２１６を有さないフローガイドを備える従来技術と比較して、平均粒径が小さい金属粉末を製造することが可能となる。
【0058】
また、本実施形態に係るガスアトマイズ装置１００は、本体２１２を有するフローガイド２１０を備える。これにより、溶湯の流れＤとガス流との衝突箇所（高さ位置Ｈ１、および、高さ位置Ｈ１の下方）において発生する上向きの吹上流が、噴射ノズル２２０の開口２２２へ到達する事態を回避することができる。したがって、本実施形態に係るガスアトマイズ装置１００は、噴射ノズル２２０の開口２２２における溶湯の凝着を防止することが可能となる。
【0059】
なお、フローガイド２１０は、２つ以上、５つ以下のスリット２１６を有することが好ましく、４つのスリット２１６を有することがより好ましい。フローガイド２１０が、１つ以下のスリット２１６しか有しない場合、第１のガス流Ｆによる１次粉砕の割合が低すぎて、溶湯の粉砕能力の向上程度が低くなってしまう。一方、フローガイド２１０が、６つ以上のスリット２１６を有する場合、第１のガス流Ｆが多くなり、高さ位置Ｈ１で生じる上向きの吹上流が増加してしまう。このため、フローガイド２１０が、２つ以上、５つ以下のスリット２１６を有することにより、溶湯の粉砕能力の向上と、吹上流の減少による噴射ノズル２２０の開口２２２への溶湯の凝着防止を両立することが可能となる。また、フローガイド２１０が、４つのスリット２１６を有することにより、溶湯の粉砕能力をさらに向上させるとともに、吹上流のさらなる減少による噴射ノズル２２０の開口２２２への溶湯の凝着防止を実現することが可能となる。
【0060】
図４は、本実施形態に係るフローガイド２１０の本体２１２およびスリット２１６と、噴射ノズル２２０の開口２２２との位置関係を説明する図である。
【0061】
図４に示すように、フローガイド２１０のスリット２１６の開口幅は、上方から下方に向かって漸増することが好ましい。これにより、上方から下方に向けて第１のガス流Ｆを漸増することができる。したがって、ガスアトマイズ装置１００は、溶湯の粉砕能力をさらに向上することができる。なお、スリット２１６の形状は、図２、図３に示す、三角形であってもよいし、半楕円形であってもよいし、半円形であってもよい。
【0062】
なお、スリット２１６の上端は、噴射ノズル２２０の開口２２２と同じ高さであってもよい。
【0063】
また、上記のように、フローガイド２１０の本体２１２は、噴射ノズル２２０の開口２２２よりも下方に突出している。フローガイド２１０の本体２１２の突出量Ｔは、２．０ｍｍ超、３．０ｍｍ以下であることが好ましく、２．５ｍｍであることがより好ましい。フローガイド２１０の本体２１２の突出量Ｔが、２．０ｍｍ以下である場合、噴射ノズル２２０の開口２２２へ到達してしまう上向きの吹上流が生じてしまう。一方、フローガイド２１０の本体２１２の突出量Ｔが、３．０ｍｍ超である場合、溶湯の粉砕能力の向上程度が低くなってしまう。このため、フローガイド２１０の本体２１２の突出量Ｔが、２．０ｍｍ超、３．０ｍｍ以下であることにより、吹上流の減少による噴射ノズル２２０の開口２２２への溶湯の凝着防止と、溶湯の粉砕能力の向上とを両立することが可能となる。また、フローガイド２１０の本体２１２の突出量Ｔが、２．５ｍｍであることにより、吹上流のさらなる減少による噴射ノズル２２０の開口２２２への溶湯の凝着防止と、溶湯の粉砕能力のさらなる向上とを実現することが可能となる。
【0064】
また、複数のスリット２１６の面積の合計は、フローガイド２１０の本体２１２の突出部分の面積の２．０％以上、６．８％以下であることが好ましい。複数のスリット２１６の面積の合計が、フローガイド２１０の本体２１２の突出部分の面積の２．０％未満である場合、第１のガス流Ｆによる１次粉砕の割合が低すぎて、溶湯の粉砕能力の向上程度が低くなってしまう。一方、複数のスリット２１６の面積の合計が、フローガイド２１０の本体２１２の突出部分の面積の６．８％超である場合、第１のガス流Ｆが多くなり、高さ位置Ｈ１で生じる上向きの吹上流が増加してしまう。このため、複数のスリット２１６の面積の合計は、フローガイド２１０の本体２１２の突出部分の面積の２．０％以上、６．８％以下であることにより、溶湯の粉砕能力の向上と、吹上流の減少による噴射ノズル２２０の開口２２２への溶湯の凝着防止を両立することが可能となる。
【0065】
以上説明したように、本実施形態に係るガスアトマイズ装置１００は、溶湯の粉砕能力を向上することが可能となる。
【0066】
［実施例］
実施例１～４の噴射機構１４０、および、比較例１～７の噴射機構１４０を用いて試験を行った。
実施例１～４の噴射機構１４０、および、比較例１～７の噴射機構１４０を用いて試験を行った。
【0067】
図５は、実施例および比較例の試験条件を示す表である。図５に示すように、実施例１～４は、スリット２１６を４つとした。実施例１は、突出量Ｔを２．５［ｍｍ］とし、噴射ノズル２２０から噴射されるガスの圧力を４．０［ＭＰａ］とした。実施例２は、突出量Ｔを２．５［ｍｍ］とし、噴射ノズル２２０から噴射されるガスの圧力を５．０［ＭＰａ］とした。実施例３は、突出量Ｔを３．０［ｍｍ］とし、噴射ノズル２２０から噴射されるガスの圧力を４．０［ＭＰａ］とした。実施例４は、突出量Ｔを３．０［ｍｍ］とし、噴射ノズル２２０から噴射されるガスの圧力を５．０［ＭＰａ］とした。
【0068】
比較例１～４は、スリット２１６なしのフローガイド２１０とした。比較例１は、突出量Ｔを２．５［ｍｍ］とし、噴射ノズル２２０から噴射されるガスの圧力を４．０［ＭＰａ］とした。比較例２は、突出量Ｔを２．５［ｍｍ］とし、噴射ノズル２２０から噴射されるガスの圧力を５．０［ＭＰａ］とした。比較例３は、突出量Ｔを３．０［ｍｍ］とし、噴射ノズル２２０から噴射されるガスの圧力を４．０［ＭＰａ］とした。比較例４は、突出量Ｔを３．０［ｍｍ］とし、噴射ノズル２２０から噴射されるガスの圧力を５．０［ＭＰａ］とした。
【0069】
実施例１～４および比較例１～４では、溶湯の凝着による、噴射ノズル２２０の開口２２２の閉塞は認められなかった。一方、実施例１～４は、比較例１～４よりも、１０６μｍ以下の粒径を有する金属粉末の製造量（重量比率）が多いことが確認された。実施例１は、比較例１よりも、１０６μｍ以下の粒径を有する金属粉末の製造量が２２％多いことが確認された。実施例２は、比較例２よりも、１０６μｍ以下の粒径を有する金属粉末の製造量が２２％多いことが確認された。実施例３は、比較例３よりも、１０６μｍ以下の粒径を有する金属粉末の製造量が２３％多いことが確認された。実施例４は、比較例４よりも、１０６μｍ以下の粒径を有する金属粉末の製造量が２３％多いことが確認された。
【0070】
また、比較例５～６では、溶湯の凝着による、噴射ノズル２２０の開口２２２の閉塞が認められた。
【0071】
以上の結果から、フローガイド２１０は、２つ以上、５つ以下のスリット２１６を有することが好ましいことが確認された。
【0072】
また、比較例７では、溶湯の凝着による、噴射ノズル２２０の開口２２２の閉塞が認められた。
【0073】
以上の結果から、フローガイド２１０の本体２１２の突出量Ｔは、２．０ｍｍ超、３．０ｍｍ以下であることが好ましいことが確認された。
【0074】
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【0075】
例えば、上記の実施形態において、ガスアトマイズ装置１００が、金属粉末を製造する場合を例に挙げた。しかし、ガスアトマイズ装置１００は、樹脂、または、ガラスの粉末を製造してもよい。この場合、材料供給部１３０は、樹脂またはガラスを材料として溶融し、溶融させた液体を流下させてもよい。
【0076】
また、上記実施形態において、噴射ノズル２２０が、環状の１つの開口２２２を有する場合を例に挙げた。しかし、噴射ノズル２２０は、複数の開口２２２を有してもよい。この場合、複数の開口２２２は、フローガイド２１０の本体２１２の外周に沿って環状に設けられてもよい。
【符号の説明】
【0077】
１００ ガスアトマイズ装置
１３０ 材料供給部
２１０ フローガイド
２１２ 本体
２１６ スリット
２２０ 噴射ノズル
２２２ 開口
１３０ 材料供給部
２１０ フローガイド
２１２ 本体
２１６ スリット
２２０ 噴射ノズル
２２２ 開口
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】